DE102015011596A1 - Quantenelektronisches Bauteil und System sowie Verfahren zur Herstellung mindestens eines quantenelektronischen Bauteils - Google Patents

Quantenelektronisches Bauteil und System sowie Verfahren zur Herstellung mindestens eines quantenelektronischen Bauteils Download PDF

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein quantenelektronisches Bauteil erster Art mit mindestens einer Quanteninformationseinheit. Die vorliegende Erfindung betrifft zudem ein System erster Art mit mindestens einem quantenelektronischen Bauteil erster Art. Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein quantenelektronisches Bauteil zweiter Art mit mindestens einer Quanteninformationseinheit mit mindestens einer Elektrode. Die vorliegende Erfindung betrifft zudem ein System zweiter Art mit mindestens einem quantenelektronischen Bauteil zweiter Art. Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein quantenelektronisches Bauteil dritter Art mit mindestens einer Quanteninformationseinheit und mindestens einer, an die Quanteninformationseinheit gekoppelten, elektrischen Übertragungsleitung. Die vorliegende Erfindung betrifft zudem ein System dritter Art mit mindestens einem quantenelektronischen Bauteil dritter Art. Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung mindestens eines quantenelektronischen Bauteils mit mindestens einer Quanteninformationseinheit.

Description

  • Das technische Feld der Erfindung umfasst den Bereich der Quanteninformationsverarbeitung mit quantenelektronischen Bauteilen, insbesondere quantenelektronischen Bauteilen mit supraleitfähigen Schaltkreisen und Josephson-Kontakten. Derartige Bauteile nutzen kohärente Quantenphänomene und ermöglichen, im Vergleich zu klassischen elektronischen Bauteilen, eine völlig neue Art der Informationsverarbeitung. Beispielsweise können mit Hilfe von Quantenbits (Qubits) Rechenschaltungen in Quantencomputern realisiert werden. Im Gegensatz zu klassischen Bits können Qubits nicht nur die Logikbasiszustände „0” oder „1”, sondern auch kohärente Überlagerungszustände von „0” und „1” darstellen. Zudem können zwei oder mehr aneinander gekoppelte Qubits, im Gegensatz zu klassischen Bits, in einen verschränkten kohärenten Überlagerungszustand, in welchem die Qubits innig korreliert eine Einheit bilden und keine individuellen Zustände mehr aufweisen, versetzt werden. Quantencomputer können derartige Zustände zur hochparallelen Informationsverarbeitung nutzen. Spezielle Aufgabenstellungen können mit Hilfe eines Quantencomputers, verglichen mit dem Einsatz eines konventionellen Computers, wesentlich effizienter gelöst werden. Beispiele sind u. a. der Grover-Algorithmus zur Datenbanksuche und der Shor-Algorithmus zur Faktorisierung großer Zahlen. Der Einsatz quantenelektronischer Bauteile in Quantencomputern stellt ein Beispiel für die gewerbliche Anwendbarkeit derartiger Bauteile dar. Ein weiteres Beispiel hierfür ist der Einsatz quantenelektronischer Bauteile im Bereich der Quantenkommunikation, insbesondere der Quantenkryptographie. Ein innerhalb eines quantenelektronischen Bauteils ausgebildeter, kohärenter Überlagerungszustand reagiert jedoch hochgradig empfindlich auf Störungen und zerfällt innerhalb seiner Kohärenzzeit, was zu einem Verlust an Quanteninformation innerhalb des Bauteils führt. Zur möglichst langen Aufrechterhaltung eines kohärenten Überlagerungszustands innerhalb eines quantenelektronischen Bauteils, muss das dem Überlagerungszustand zugrundeliegende Quantensystem von seiner Umgebung möglichst gut entkoppelt werden.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein quantenelektronisches Bauteil erster Art, welches einen Bauteilgrundkörper und eine Quanteninformationseinheit umfasst. Die genannte Quanteninformationseinheit ist durch einen Körper, genannt Bauteilkörper, gebildet. Die vorliegende Erfindung betrifft zudem ein System erster Art, welches ein quantenelektronisches Bauteil erster Art umfasst.
  • In dem genannten quantenelektronischen Bauteil erster Art kann ein von dem genannten, eine Quanteninformationseinheit bildenden Bauteilkörper des Bauteils ausgehendes, elektrisches und/oder magnetisches Feld mit dem genannten Bauteilgrundkörper des Bauteils, insbesondere mit im Inneren des Bauteilgrundkörpers auftretenden parasitären Defektzuständen, wechselwirken, was zur Störung eines innerhalb der genannten Quanteninformationseinheit ausgebildeten kohärenten Überlagerungszustands und damit zu einem Verlust an Quanteninformation innerhalb des Bauteils führen kann. Unter einem „parasitären Defektzustand” ist ein unkontrolliert ausgebildeter, auf einen kohärenten Überlagerungszustand insbesondere störend wirken könnender, typischerweise in einem dielektrischen Material auftretender, elektronischer Zustand, welcher z. B. durch Materialdefekte, wie z. B. Korngrenzen-Defekte in polykristallinen Materialien oder z. B. durch Verunreinigungen mit Fremdmaterialien, wie z. B. polymeren Materialien, verursacht sein kann, zu verstehen.
  • Ein allgemein bekannter Ansatz zur Verringerung einer derartigen parasitären elektromagnetischen Wechselwirkung in einem quantenelektronischen Bauteil erster Art, zwischen dem genannten Bauteilkörper des Bauteils und dem genannten Bauteilgrundkörper des Bauteils, besteht in der Verwendung eines hochreinen kristallinen Materials für Teile des Bauteilgrundkörpers, um die Anzahl an parasitären Defektzuständen im Inneren des Bauteilgrundkörpers zu verringern. Der Ansatz ist jedoch nur bedingt zielführend, da insbesondere parasitäre Defektzustände an der Oberfläche des genannten Bauteilgrundkörpers wesentlich zu einem Verlust an Quanteninformation innerhalb des Bauteils beitragen können.
  • Während ein Verlust an Quanteninformation innerhalb eines klassischen elektronischen Bauteils keine Rolle spielt, da ein derartiges Bauteil kohärente Überlagerungszustände weder kontrolliert ausbildet noch nutzt, stellt ein Verlust an Quanteninformation innerhalb eines quantenelektronischen Bauteils ein fundamentales Problem dar, welches derzeit die Konstruktion leistungsfähiger Systeme zur Quanteninformationsverarbeitung verhindert.
  • Die erste Aufgabe der Erfindung ist es daher, ausgehend von aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen, eine Möglichkeit anzugeben, mit welcher die genannte parasitäre elektromagnetische Wechselwirkung in einem quantenelektronischen Bauteil erster Art, zwischen dem genannten, eine Quanteninformationseinheit bildenden Bauteilkörper des Bauteils und dem genannten Bauteilgrundkörper des Bauteils, weiter verringert werden kann.
  • Die erste Aufgabe der Erfindung wird durch Angabe eines quantenelektronischen Bauteils erster Art nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen eines erfindungsgemäßen Bauteils erster Art gehen aus den Unteransprüchen hervor. Die Unteransprüche geben zudem ein System erster Art, welches ein erfindungsgemäßes Bauteil erster Art umfasst, an.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft zudem ein quantenelektronisches Bauteil zweiter Art, welches einen Bauteilgrundkörper und eine Quanteninformationseinheit umfasst. Die genannte Quanteninformationseinheit umfasst eine Elektrode, welche durch einen Körper, genannt Bauteilkörper, gebildet ist. Die vorliegende Erfindung betrifft zudem ein System zweiter Art, welches ein quantenelektronisches Bauteil zweiter Art umfasst.
  • In dem genannten quantenelektronischen Bauteil zweiter Art kann, analog zu dem oben beschriebenen Fall eines quantenelektronischen Bauteils erster Art, ein von dem genannten, eine Elektrode einer Quanteninformationseinheit bildenden Bauteilkörper des Bauteils ausgehendes elektrisches und/oder magnetisches Feld mit dem genannten Bauteilgrundkörper des Bauteils, insbesondere mit im Inneren des Bauteilgrundkörpers auftretenden parasitären Defektzuständen, wechselwirken, was, in gleicher Weise wie im oben beschriebenen Fall eines quantenelektronischen Bauteils erster Art, zur Störung eines innerhalb der genannten Quanteninformationseinheit ausgebildeten kohärenten Überlagerungszustands und damit ebenso zu einem Verlust an Quanteninformation innerhalb des Bauteils führen kann.
  • Die zweite Aufgabe der Erfindung ist es daher, ausgehend von aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen, eine Möglichkeit anzugeben, mit welcher die genannte parasitäre elektromagnetische Wechselwirkung in einem quantenelektronischen Bauteil zweiter Art, zwischen dem genannten, eine Elektrode einer Quanteninformationseinheit bildenden Bauteilkörper des Bauteils und dem genannten Bauteilgrundkörper des Bauteils, weiter verringert werden kann.
  • Die zweite Aufgabe der Erfindung wird durch Angabe eines quantenelektronischen Bauteils zweiter Art nach Anspruch 2 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen eines erfindungsgemäßen Bauteils zweiter Art gehen aus den Unteransprüchen hervor. Die Unteransprüche geben zudem ein System zweiter Art, welches ein erfindungsgemäßes Bauteil zweiter Art umfasst, an.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft zudem ein quantenelektronisches Bauteil dritter Art, welches einen Bauteilgrundkörper, eine Quanteninformationseinheit und eine elektrische Übertragungsleitung umfasst. Die genannte Übertragungsleitung ist durch einen Körper, genannt Bauteilkörper, gebildet und an die genannte Quanteninformationseinheit gekoppelt. Die vorliegende Erfindung betrifft zudem ein System dritter Art, welches ein quantenelektronisches Bauteil dritter Art umfasst.
  • In dem genannten quantenelektronischen Bauteil dritter Art kann, analog zu dem oben beschriebenen Fall eines quantenelektronischen Bauteils erster Art und analog zu dem oben beschriebenen Fall eines quantenelektronischen Bauteils zweiter Art, ein von dem genannten, eine Übertragungsleitung bildenden Bauteilkörper des Bauteils ausgehendes elektrisches und/oder magnetisches Feld mit dem genannten Bauteilgrundkörper des Bauteils, insbesondere mit im Inneren des Bauteilgrundkörpers auftretenden parasitären Defektzuständen, wechselwirken, was durch die Kopplung der genannten Übertragungsleitung des Bauteils an die genannte Quanteninformationseinheit des Bauteils, in gleicher Weise wie im oben beschriebenen Fall eines quantenelektronischen Bauteils erster Art und wie im oben beschriebenen Fall eines quantenelektronischen Bauteils zweiter Art, zur Störung eines innerhalb der Quanteninformationseinheit ausgebildeten kohärenten Überlagerungszustands und damit ebenso zu einem Verlust an Quanteninformation innerhalb des Bauteils führen kann.
  • Die dritte Aufgabe der Erfindung ist es daher, ausgehend von aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen, eine Möglichkeit anzugeben, mit welcher die genannte parasitäre elektromagnetische Wechselwirkung in einem quantenelektronischen Bauteil dritter Art, zwischen dem genannten, eine Übertragungsleitung bildenden Bauteilkörper des Bauteils und dem genannten Bauteilgrundkörper des Bauteils, weiter verringert werden kann.
  • Die dritte Aufgabe der Erfindung wird durch Angabe eines quantenelektronischen Bauteils dritter Art nach Anspruch 3 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen eines erfindungsgemäßen Bauteils dritter Art gehen aus den Unteransprüchen hervor. Die Unteransprüche geben zudem ein System dritter Art, welches ein erfindungsgemäßes Bauteil dritter Art umfasst, an.
  • Die Beschreibung des erfindungsgemäßen Bauteils erster Art nach Anspruch 1, die Beschreibung des erfindungsgemäßen Bauteils zweiter Art nach Anspruch 2 und die Beschreibung des erfindungsgemäßen Bauteils dritter Art nach Anspruch 3 können in weiten Teilen völlig analog erfolgen. Um unnötige Textwiederholungen zu vermeiden, wird deshalb im Folgenden der Ausdruck „Anspruch 1/2/3” verwendet. Jeder Satz, in welchem der Ausdruck „Anspruch 1/2/3” mindestens einmal vorkommt, ist dabei so zu verstehen, als stünde der Satz in dreifacher Ausführung in der Beschreibung, wobei in der ersten Ausführung jeder Ausdruck „Anspruch 1/2/3” mit dem Ausdruck „Anspruch 1”, in der zweiten Ausführung jeder Ausdruck „Anspruch 1/2/3” mit dem Ausdruck „Anspruch 2” und in der dritten Ausführung jeder Ausdruck „Anspruch 1/2/3” mit dem Ausdruck „Anspruch 3” ersetzt ist.
  • Der Begriff „Quanteninformationseinheit” bezeichnet ein Quantensystem zur Darstellung einer Grundeinheit von Quanteninformation. Insbesondere kann die in Anspruch 1/2/3 angegebene Quanteninformationseinheit als Qubit ausgebildet sein. Der Begriff „Qubit” bezeichnet ein Quantensystem zur Darstellung einer Grundeinheit von Quanteninformation mit genau 2 Logikbasiszuständen, welche üblicherweise mit „0” und „1” bezeichnet werden. Ein Qubit muss mindestens 2 verschiedene und unterscheidbare Eigenzustände aufweisen, um 2 Logikbasiszustände darstellen zu können. Insbesondere kann ein Qubit mehr als 2 Eigenzustände aufweisen, wobei die zusätzlichen Eigenzustände ungenutzt bleiben können oder für andere Informationsverarbeitungszwecke genutzt werden können. Beispielsweise können zusätzliche Eigenzustände eines Qubits zur Messung der beiden Eigenzustände, mit welchen die beiden Logikbasiszustände des Qubits dargestellt werden, genutzt werden. Insbesondere kann die in Anspruch 1/2/3 angegebene Quanteninformationseinheit als Qudit ausgebildet sein. Der Begriff „Qudit” bezeichnet ein Quantensystem zur Darstellung einer Grundeinheit von Quanteninformation mit genau d Logikbasiszuständen, welche üblicherweise mit „0”, „1”, ..., „d – 1” bezeichnet werden, wobei der Parameter „d” eine natürliche Zahl grösser 2 (d > 2) bezeichnet. Ein Qudit muss mindestens d verschiedene und unterscheidbare Eigenzustände aufweisen, um d Logikbasiszustände darstellen zu können. Insbesondere kann ein Qudit mehr als d Eigenzustände aufweisen, wobei die zusätzlichen Eigenzustände ungenutzt bleiben können oder für andere Informationsverarbeitungszwecke genutzt werden können. Insbesondere kann zumindest ein Teil der in Anspruch 1/2/3 angegebenen Quanteninformationseinheit supraleitfähig ausgebildet sein. Insbesondere kann die in Anspruch 1/2/3 angegebene Quanteninformationseinheit einen Josephson-Kontakt umfassen. Josephson-Kontakte existieren in einer Vielzahl unterschiedlicher Ausführungsformen. Beispielsweise kann ein Josephson-Kontakt durch zwei supraleitfähige Elektroden, welche durch eine dünne, nicht supraleitfähige Tunnelbarriere voneinander getrennt sind, gebildet sein. Eine Tunnelbarriere kann z. B. durch eine dünne, elektrisch isolierende Schicht oder eine dünne, elektrisch normalleitfähige Schicht gebildet sein. Insbesondere kann die in Anspruch 1/2/3 angegebene Quanteninformationseinheit mehrere miteinander verschaltete Josephson-Kontakte umfassen. Insbesondere kann die in Anspruch 1/2/3 angegebene Quanteninformationseinheit mindestens eine Ausführungsform, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Supraleiter-Qubit/Qudit, Ladungs-Qubit/Qudit, Phasen-Qubit/Qudit, Fluss-Qubit/Qudit, Transmon-Qubit/Qudit, Qubit/Qudit mit mindestens einem Josephson-Kontakt, Qubit/Qudit mit mindestens einem SIS-Josephson-Kontakt, wobei „S” einen Supraleiter und „I” einen Isolator bezeichnet, Qubit/Qudit mit mindestens einem SNS-Josephson-Kontakt, wobei „S” einen Supraleiter und „N” einen Normalleiter bezeichnet, Qubit/Qudit mit mindestens einem SINS-Josephson-Kontakt, wobei „S” einen Supraleiter, „I” einen Isolator und „N” einen Normalleiter bezeichnet, Qubit/Qudit mit mindestens einem SINIS-Josephson-Kontakt, wobei „S” einen Supraleiter, „I” einen Isolator und „N” einen Normalleiter bezeichnet, Qubit/Qudit mit mindestens einem SFS-Josephson-Kontakt, wobei „S” einen Supraleiter und „F” einen Ferromagneten bezeichnet, Qubit/Qudit mit mindestens einem SIFS-Josephson-Kontakt, wobei „S” einen Supraleiter, „I” einen Isolator und „F” einen Ferromagneten bezeichnet, Qubit/Qudit mit mindestens einem SsS-Josephson-Kontakt, wobei „S” einen Supraleiter und „s” einen verengten Supraleiter bezeichnet, Qubit/Qudit mit mindestens einem Al/Al2O3/Al-Josephson-Kontakt, Qubit/Qudit mit mindestens einem Nb/Al2O3/Nb-Josephson-Kontakt, Qubit/Qudit mit mindestens einem Nb/Al/Al2O3/Nb-Josephson-Kontakt, Qubit/Qudit mit mindestens einem TiN/Al2O3/TiN-Josephson-Kontakt, Qubit/Qudit mit mindestens einem TiN/Al/Al2O3/TiN-Josephson-Kontakt, Qubit/Qudit mit mindestens einem MgB2/Al2O3/MgB2-Josephson-Kontakt, Qubit/Qudit mit mindestens einem MgB2/Al/Al2O3/MgB2-Josephson-Kontakt, aufweisen. Der letztgenannte Satz ist so zu verstehen, als stünde der Satz in zweifacher Ausführung in der Beschreibung, wobei in der ersten Ausführung jeder Ausdruck „Qubit/Qudit” mit dem Ausdruck „Qubit” und in der zweiten Ausführung jeder Ausdruck „Qubit/Qudit” mit dem Ausdruck „Qudit” ersetzt ist.
  • Insbesondere kann zumindest ein Teil der in Anspruch 2 angegebenen Elektrode supraleitfähig ausgebildet sein. Insbesondere kann die gesamte in Anspruch 2 angegebene Elektrode supraleitfähig ausgebildet sein. Insbesondere kann die in Anspruch 2 angegebene Elektrode Teil mindestens eines Josephson-Kontakts sein. Beispielsweise kann die in Anspruch 2 angegebene Elektrode supraleitfähig ausgebildet sein und an genau eine Tunnelbarriere eines Josephson-Kontakts angrenzen. Beispielsweise kann die in Anspruch 2 angegebene Elektrode supraleitfähig ausgebildet sein und an 2 Tunnelbarrieren zweier Josephson-Kontakte oder an mehrere Tunnelbarrieren mehrerer Josephson-Kontakte angrenzen. Beispielsweise kann die in Anspruch 2 angegebene Elektrode auch supraleitfähig ausgebildet sein, eine Elektrode eines Josephson-Kontakts und zu dieser zugleich eine Gegenelektrode bilden, indem die Elektrode zu einem an einer Stelle unterbrochenen Ring ausgebildet ist und mit ihren beiden Enden an gegenüberliegende Seiten einer Tunnelbarriere angrenzt.
  • Insbesondere kann zumindest ein Teil der in Anspruch 3 angegebenen Übertragungsleitung supraleitfähig ausgebildet sein. Insbesondere kann die gesamte in Anspruch 3 angegebene Übertragungsleitung supraleitfähig ausgebildet sein. Insbesondere kann die in Anspruch 3 angegebene Übertragungsleitung einen Leiter einer Niederfrequenz(NF)-Übertragungsleitung bilden. Der Begriff „Niederfrequenz(NF)-Übertragungsleitung” schließt per Definition den Begriff „Gleichstrom-Übertragungsleitung” ein. Insbesondere kann die in Anspruch 3 angegebene Übertragungsleitung einen Leiter einer Hochfrequenz(HF)-Übertragungsleitung bilden. Insbesondere kann die in Anspruch 3 angegebene Übertragungsleitung über mindestens eine Kopplungsform, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus galvanische Kopplung, induktive Kopplung, kapazitive Kopplung, Strahlungskopplung, an die in Anspruch 3 angegebene Quanteninformationseinheit gekoppelt sein. Insbesondere kann zumindest ein Teil der in Anspruch 3 angegebenen Übertragungsleitung zu einer Spule ausgebildet sein. Insbesondere kann zumindest ein Teil der in Anspruch 3 angegebenen Übertragungsleitung zu einem Kondensator ausgebildet sein.
  • Der Begriff „Bauteilgrundkörper” bezeichnet einen Trägerkörper, welcher eine Grundlage zur Befestigung mindestens eines anderen Körpers bildet. Der in Anspruch 1/2/3 angegebene Bauteilgrundkörper bildet eine Grundlage zur Befestigung des in Anspruch 1/2/3 angegebenen Bauteilkörpers. Insbesondere kann der in Anspruch 1/2/3 angegebene Bauteilgrundkörper ein Halbleitersubstrat umfassen und insbesondere hieraus bestehen. Insbesondere kann der in Anspruch 1/2/3 angegebene Bauteilgrundkörper ein Substrat, welches aus mindestens einem Material, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Si, Ge, SiGe, GaAs, GaN, Al2O3, Saphir, gebildet ist, umfassen und insbesondere hieraus bestehen. Insbesondere kann der in Anspruch 1/2/3 angegebene Bauteilgrundkörper ein plattenförmiges Substrat umfassen und insbesondere hieraus bestehen. Insbesondere kann der in Anspruch 1/2/3 angegebene Bauteilgrundkörper ein plattenförmiges Substrat und mindestens einen Abstandshalter zwischen dem Substrat und dem in Anspruch 1/2/3 angegebenen Bauteilkörper umfassen und insbesondere hieraus bestehen. Insbesondere kann der in Anspruch 2 angegebene Bauteilgrundkörper mindestens einen Teilkörper, welcher die in Anspruch 2 angegebene Quanteninformationseinheit teilweise bildet, umfassen. Insbesondere kann der in Anspruch 3 angegebene Bauteilgrundkörper mindestens einen Teilkörper, welcher die in Anspruch 3 angegebene Quanteninformationseinheit zumindest teilweise bildet, umfassen. Insbesondere kann der in Anspruch 1/2/3 angegebene Bauteilgrundkörper mindestens einen Teilkörper, welcher mindestens eine weitere Quanteninformationseinheit zumindest teilweise bildet, umfassen.
  • Der in Anspruch 1 angegebene Begriff „Bauteilkörper” bezeichnet den Körper der in Anspruch 1 angegebenen Quanteninformationseinheit. Der in Anspruch 2 angegebene Begriff „Bauteilkörper” bezeichnet den Körper der in Anspruch 2 angegebenen Elektrode. Der in Anspruch 3 angegebene Begriff „Bauteilkörper” bezeichnet den Körper der in Anspruch 3 angegebenen Übertragungsleitung. Der in Anspruch 1 angegebene Bauteilkörper muss nicht notwendigerweise in sich zusammenhängend ausgebildet sein. Insbesondere kann der in Anspruch 1 angegebene Bauteilkörper auch mindestens 2 paarweise nicht aneinanderhängende Teilkörper umfassen. Insbesondere kann der in Anspruch 1 angegebene Bauteilkörper jedoch auch in sich zusammenhängend ausgebildet sein. Der Begriff „Körper” ist allgemein im Sinn von „dreidimensionale Teilmenge des dreidimensionalen Raums” zu verstehen. Der in Anspruch 2 angegebene Bauteilkörper ist in sich zusammenhängend ausgebildet. Der in Anspruch 3 angegebene Bauteilkörper ist ebenso in sich zusammenhängend ausgebildet. Insbesondere kann der in Anspruch 1/2/3 angegebene Bauteilkörper einstückig ausgebildet sein. In einem aus mehreren Teilkörpern gebildeten, einstöckigen Körper sind die genannten Teilkörper unlösbar miteinander verbunden. Insbesondere kann der in Anspruch 1/2/3 angegebene Bauteilkörper unlösbar an dem in Anspruch 1/2/3 angegebenen Bauteilgrundkörper befestigt sein. Insbesondere kann der in Anspruch 1/2/3 angegebene Bauteilkörper heterogen ausgebildet sein. Beispielsweise kann der in Anspruch 1 angegebene Bauteilkörper durch einen mehrschichtig ausgebildeten Josephson-Kontakt, also einen heterogenen Körper, gebildet sein. Beispielsweise kann der in Anspruch 2 angegebene Bauteilkörper durch eine mehrschichtig ausgebildete Elektrode, also einen heterogenen Körper, gebildet sein. Beispielsweise kann der in Anspruch 3 angegebene Bauteilkörper durch eine mehrschichtig ausgebildete Übertragungsleitung, also einen heterogenen Körper, gebildet sein.
  • Das in Anspruch 1/2/3 angegebene Bauteil ist dadurch gekennzeichnet, dass der in Anspruch 1/2/3 angegebene Bauteilkörper als mindestens eine, an dem in Anspruch 1/2/3 angegebenen Bauteilgrundkörper befestigte und aus der Gruppe, bestehend aus Aufragstruktur, Auskragstruktur, Brückenstruktur, Membranstruktur, ausgewählte Struktur, ausgebildet ist.
  • Für den Fall, dass der in Anspruch 3 angegebene Bauteilkörper eine Gesamtlänge L aufweist, muss dieser nicht notwendigerweise über die gesamte Länge L als mindestens eine, an dem in Anspruch 3 angegebenen Bauteilgrundkörper befestigte und aus der Gruppe, bestehend aus Aufragstruktur, Auskragstruktur, Brückenstruktur, Membranstruktur, ausgewählte Struktur, ausgebildet sein, um einen vorteilhaften Effekt zu erreichen. Insbesondere kann der in Anspruch 3 angegebene Bauteilkörper eine Gesamtlänge L aufweisen und entlang eines oder mehrerer Längenabschnitte mit einer Gesamtabschnittslänge L* von mehr als 10%, vorzugsweise mehr als 20%, besonders vorzugsweise mehr als 30%, hoch vorzugsweise mehr als 40%, höchst vorzugsweise mehr als 50%, der Gesamtlänge L als mindestens eine, an dem in Anspruch 3 angegebenen Bauteilgrundkörper befestigte und aus der Gruppe, bestehend aus Aufragstruktur, Auskragstruktur, Brückenstruktur, Membranstruktur, ausgewählte Struktur, ausgebildet sein. Der vorteilhafte Effekt ist umso grösser, je grösser das Verhältnis aus Gesamtabschnittslänge L* und Gesamtlänge L ist. Der Begriff „Gesamtabschnittslänge” bezieht sich auf einen oder mehrere Abschnitte und bezeichnet, für den Fall genau eines Abschnitts, die Länge dieses Abschnitts und für den Fall mehrerer Abschnitte, die Summe der jeweiligen Längen dieser Abschnitte.
  • Insbesondere kann der in Anspruch 1/2/3 angegebene Bauteilkörper als eine an dem in Anspruch 1/2/3 angegebenen Bauteilgrundkörper befestigte Aufragstruktur ausgebildet sein.
  • Insbesondere kann der in Anspruch 3 angegebene Bauteilkörper eine Gesamtlänge L aufweisen und entlang eines oder mehrerer Längenabschnitte mit einer Gesamtabschnittslänge L* von mehr als 10%, vorzugsweise mehr als 20%, besonders vorzugsweise mehr als 30%, hoch vorzugsweise mehr als 40%, höchst vorzugsweise mehr als 50%, der Gesamtlänge L als eine an dem in Anspruch 3 angegebenen Bauteilgrundkörper befestigte Aufragstruktur ausgebildet sein.
  • Unter einer „an einem Bauteilgrundkörper befestigten Aufragstruktur” ist eine Struktur, welche über einen ersten Verankerungsbereich an dem genannten Bauteilgrundkörper befestigt ist und zumindest von einem Teil der Fläche des genannten ersten Verankerungsbereichs aus, freistehend aufragt, zu verstehen. Der Begriff „Verankerungsbereich” bezeichnet eine in sich zusammenhängende und von außen begrenzte Befestigungsfläche. Die genannte Struktur kann über einen ersten und einzigen, oder aber auch über mehr als einen Verankerungsbereich an dem genannten Bauteilgrundkörper befestigt sein. Der genannte erste Verankerungsbereich muss sich nicht notwendigerweise entlang einer Ebene erstrecken. Beispielsweise kann sich der genannte erste Verankerungsbereich auch entlang einer abgewinkelten Fläche erstrecken. Insbesondere kann sich der genannte erste Verankerungsbereich jedoch auch im Wesentlichen entlang einer Ebene erstrecken. Zudem muss die genannte Struktur nicht notwendigerweise orthogonal zu dem genannten ersten Verankerungsbereich, zumindest von einem Teil der Fläche des genannten ersten Verankerungsbereichs aus, freistehend aufragen. Beispielsweise kann die genannte Struktur auch schräg zu dem genannten ersten Verankerungsbereich, zumindest von einem Teil der Fläche des genannten ersten Verankerungsbereichs aus, freistehend aufragen. Insbesondere kann die genannte Struktur jedoch auch im Wesentlichen orthogonal zu dem genannten ersten Verankerungsbereich, zumindest von einem Teil der Fläche des genannten ersten Verankerungsbereichs aus, freistehend aufragen. Zudem muss die genannte Struktur nicht notwendigerweise von der gesamten Fläche des genannten ersten Verankerungsbereichs aus, freistehend aufragen. Insbesondere kann die genannte Struktur auch nur von einem Teil der Fläche des genannten ersten Verankerungsbereichs aus, freistehend aufragen. Insbesondere kann die genannte Struktur jedoch auch von der gesamten Fläche des genannten ersten Verankerungsbereichs aus, freistehend aufragen. Zudem muss die genannte Struktur nicht notwendigerweise in sich zusammenhängend ausgebildet sein. Insbesondere kann die genannte Struktur auch mindestens 2 paarweise nicht aneinanderhängende Teilstrukturen umfassen. Insbesondere kann die genannte Struktur jedoch auch in sich zusammenhängend ausgebildet sein. Insbesondere kann die genannte Struktur eine Aufraghöhe x0 aufweisen, wobei der Begriff „Aufraghöhe” den Abstand eines Punkts eines von zumindest einem Teil der Fläche des genannten ersten Verankerungsbereich aus, freistehend aufragenden Teils der genannten Struktur, zu dem genannten ersten Verankerungsbereich, bezeichnet. Insbesondere kann die genannte Struktur ein Aspektverhältnis X0 = x0/lmin aufweisen, wobei der Begriff „Aspektverhältnis” ein Verhältnis aus der genannten Aufraghöhe x0 und einer kleinsten Abmessung lmin des genannten ersten Verankerungsbereichs bezeichnet. Das Größensymbol „lmin” bezieht sich auf den gesamten Begriff „kleinste Abmessung”. Der Abstand eines Punkts zu einer Fläche ist durch die Länge eines gerade verlaufenden Wegs von dem genannten Punkt zu einem Punkt der genannten Fläche gegeben, wobei dieser Weg von allen gerade verlaufenden Wegen von dem genannten Punkt zu einem Punkt der genannten Fläche, minimale Länge aufweist. Eine Abmessung einer Fläche ist durch eine charakteristische Längenabmessung der genannten Fläche gegeben. Eine charakteristische Längenabmessung einer Fläche kann z. B. durch die Länge oder die Breite einer im Wesentlichen rechteckförmigen Fläche oder durch den Durchmesser einer im Wesentlichen kreisförmigen Fläche gegeben sein. Eine charakteristische Längenabmessung einer Fläche kann z. B. auch durch den größten Abstand zweier Punkte der genannten Fläche gegeben sein. Eine charakteristische Längenabmessung einer Fläche kann z. B. auch durch die Länge einer sich im Wesentlichen entlang eines Haupterstreckungswegs erstreckenden Fläche oder eine, entlang dieses Haupterstreckungswegs, abschnittsweise im Wesentlichen konstante Breite der genannten Fläche, gegeben sein, wobei hier die Länge der genannten Fläche durch die Länge des genannten Haupterstreckungswegs und eine Breite der Fläche, an einem Punkt des genannten Haupterstreckungswegs, durch die Länge der Schnittkurve, welche durch Schnitt der genannten Fläche, mit der Normalebene des genannten Haupterstreckungswegs in dem genannten Punkt, entsteht, gegeben ist und wobei der genannte Haupterstreckungsweg insbesondere geschlossen ausgebildet sein kann.
  • Insbesondere kann der in Anspruch 1/2/3 angegebene Bauteilkörper als eine an dem in Anspruch 1/2/3 angegebenen Bauteilgrundkörper befestigte Aufragstruktur ausgebildet sein und die genannte Aufragstruktur eine Aufraghöhe x0, mit x0 > 250 nm, vorzugsweise x0 > 500 nm, besonders vorzugsweise x0 > 1000 nm, hoch vorzugsweise x0 > 2000 nm, höchst vorzugsweise x0 > 4000 nm, aufweisen.
  • Insbesondere kann der in Anspruch 1/2/3 angegebene Bauteilkörper als eine an dem in Anspruch 1/2/3 angegebenen Bauteilgrundkörper befestigte Aufragstruktur ausgebildet sein und die genannte Aufragstruktur ein Aspektverhältnis X0, mit X0 > 1, vorzugsweise X0 > 2, besonders vorzugsweise X0 > 4, hoch vorzugsweise X0 > 8, höchst vorzugsweise X0 > 16, aufweisen.
  • Insbesondere kann der in Anspruch 1/2/3 angegebene Bauteilkörper als eine an dem in Anspruch 1/2/3 angegebenen Bauteilgrundkörper befestigte Auskragstruktur ausgebildet sein.
  • Insbesondere kann der in Anspruch 3 angegebene Bauteilkörper eine Gesamtlänge L aufweisen und entlang eines oder mehrerer Längenabschnitte mit einer Gesamtabschnittslänge L* von mehr als 10%, vorzugsweise mehr als 20%, besonders vorzugsweise mehr als 30%, hoch vorzugsweise mehr als 40%, höchst vorzugsweise mehr als 50%, der Gesamtlänge L als eine an dem in Anspruch 3 angegebenen Bauteilgrundkörper befestigte Auskragstruktur ausgebildet sein.
  • Unter einer „an einem Bauteilgrundkörper befestigten Auskragstruktur” ist eine Struktur, welche über einen ersten Verankerungsbereich an dem genannten Bauteilgrundkörper befestigt ist und über zumindest einen Teil der Begrenzung des genannten ersten Verankerungsbereichs hinaus, freitragend auskragt, zu verstehen. Die genannte Struktur kann über einen ersten und einzigen, oder aber auch über mehr als einen Verankerungsbereich an dem genannten Bauteilgrundkörper befestigt sein. Der genannte erste Verankerungsbereich muss sich nicht notwendigerweise entlang einer Ebene erstrecken. Beispielsweise kann sich der genannte erste Verankerungsbereich auch entlang einer abgewinkelten Fläche erstrecken. Insbesondere kann sich der genannte erste Verankerungsbereich jedoch auch im Wesentlichen entlang einer Ebene erstrecken. Zudem muss die genannte Struktur nicht notwendigerweise parallel zu dem genannten ersten Verankerungsbereich, zumindest über einen Teil der Begrenzung des genannten ersten Verankerungsbereichs hinaus, freitragend auskragen. Beispielsweise kann die genannte Struktur auch schräg zu dem genannten ersten Verankerungsbereich, zumindest über einen Teil der Begrenzung des genannten ersten Verankerungsbereichs hinaus, freitragend auskragen. Insbesondere kann die genannte Struktur jedoch auch im Wesentlichen parallel zu dem genannten ersten Verankerungsbereich, zumindest über einen Teil der Begrenzung des genannten ersten Verankerungsbereichs hinaus, freitragend auskragen. Zudem muss die genannte Struktur nicht notwendigerweise über die gesamte Begrenzung des genannten ersten Verankerungsbereichs hinaus, freitragend auskragen. Insbesondere kann die genannte Struktur auch nur über einen Teil der Begrenzung des genannten ersten Verankerungsbereichs hinaus, freitragend auskragen. Insbesondere kann die genannte Struktur jedoch auch über die gesamte Begrenzung des genannten ersten Verankerungsbereichs hinaus, freitragend auskragen. Zudem muss die genannte Struktur nicht notwendigerweise in sich zusammenhängend ausgebildet sein. Insbesondere kann die genannte Struktur auch mindestens 2 paarweise nicht aneinanderhängende Teilstrukturen umfassen. Insbesondere kann die genannte Struktur jedoch auch in sich zusammenhängend ausgebildet sein. Insbesondere kann die genannte Struktur eine Auskraglänge x1 aufweisen, wobei der Begriff „Auskraglänge” den Abstand eines Punkts eines über zumindest einen Teil der Begrenzung des genannten ersten Verankerungsbereichs hinaus freitragend auskragenden Teils der genannten Struktur, zu dem genannten ersten Verankerungsbereich, bezeichnet. Insbesondere kann die genannte Struktur ein Auskragverhältnis X1 = x1/lmin aufweisen, wobei der Begriff „Auskragverhältnis” ein Verhältnis aus der genannten Auskraglänge x1 und einer kleinsten Abmessung lmin des genannten ersten Verankerungsbereichs bezeichnet. Das Größensymbol „lmin” bezieht sich auf den gesamten Begriff „kleinste Abmessung”.
  • Insbesondere kann der in Anspruch 1/2/3 angegebene Bauteilkörper als eine an dem in Anspruch 1/2/3 angegebenen Bauteilgrundkörper befestigte Auskragstruktur ausgebildet sein und die genannte Auskragstruktur eine Auskraglänge x1, mit x1 > 250 nm, vorzugsweise x1 > 500 nm, besonders vorzugsweise x1 > 1000 nm, hoch vorzugsweise x1 > 2000 nm, höchst vorzugsweise x1 > 4000 nm, aufweisen.
  • Insbesondere kann der in Anspruch 1/2/3 angegebene Bauteilkörper als eine an dem in Anspruch 1/2/3 angegebenen Bauteilgrundkörper befestigte Auskragstruktur ausgebildet sein und die genannte Auskragstruktur ein Auskragverhältnis X1, mit X1 > 1, vorzugsweise X1 > 2, besonders vorzugsweise X1 > 4, hoch vorzugsweise X1 > 8, höchst vorzugsweise X1 > 16, aufweisen.
  • Insbesondere kann der in Anspruch 1/2/3 angegebene Bauteilkörper als eine an dem in Anspruch 1/2/3 angegebenen Bauteilgrundkörper befestigte Brückenstruktur ausgebildet sein.
  • Insbesondere kann der in Anspruch 3 angegebene Bauteilkörper eine Gesamtlänge L aufweisen und entlang eines oder mehrerer Längenabschnitte mit einer Gesamtabschnittslänge L* von mehr als 10%, vorzugsweise mehr als 20%, besonders vorzugsweise mehr als 30%, hoch vorzugsweise mehr als 40%, höchst vorzugsweise mehr als 50%, der Gesamtlänge L als eine an dem in Anspruch 3 angegebenen Bauteilgrundkörper befestigte Brückenstruktur ausgebildet sein.
  • Unter einer „an einem Bauteilgrundkörper befestigten Brückenstruktur” ist eine Struktur, welche über k paarweise nicht aneinanderhängende Verankerungsbereiche an dem genannten Bauteilgrundkörper befestigt ist, sich ansonsten freitragend erstreckt und k* der genannten k Verankerungsbereiche paarweise miteinander verbindet, zu verstehen, wobei der Parameter „k” eine natürliche Zahl grösser 1 (k > 1) bezeichnet und wobei der Parameter „k*” eine natürliche Zahl grösser 1 (k* > 1), welche zudem kleiner oder gleich k (k* ≤ k) ist, bezeichnet und mit dem Begriff „Verankerungszahl” bezeichnet wird. Die genannte Struktur muss nicht notwendigerweise in sich zusammenhängend ausgebildet sein. Insbesondere kann die genannte Struktur auch mindestens 2 paarweise nicht aneinanderhängende Teilstrukturen umfassen. Insbesondere kann die genannte Struktur jedoch auch in sich zusammenhängend ausgebildet sein. Insbesondere kann die genannte Struktur eine Brückenlänge x2 aufweisen, wobei der Begriff „Brückenlänge” den Abstand eines Punkts eines sich freitragend erstreckenden und mit den genannten k* Verankerungsbereichen über die genannte Struktur verbundenen Teils der genannten Struktur, zu einem dem genannten Punkt nächstgelegenen der genannten k* Verankerungsbereiche, bezeichnet. Insbesondere kann die genannte Struktur ein Brückenverhältnis X2 = x2/lmin aufweisen, wobei der Begriff „Brückenverhältnis” ein Verhältnis aus der genannten Brückenlänge x2 und einer kleinsten Abmessung lmin des genannten nächstgelegenen Verankerungsbereichs bezeichnet. Das Größensymbol lmin bezieht sich auf den gesamten Begriff „kleinste Abmessung”.
  • Insbesondere kann der in Anspruch 1/2/3 angegebene Bauteilkörper als eine an dem in Anspruch 1/2/3 angegebenen Bauteilgrundkörper befestigte Brückenstruktur ausgebildet sein und die genannte Brückenstruktur eine Verankerungszahl k*, mit k* > 2, vorzugsweise k* > 3, besonders vorzugsweise k* > 4, hoch vorzugsweise k* > 5, höchst vorzugsweise k* > 6, aufweisen. Eine grössere Verankerungszahl k* ermöglicht eine verbesserte mechanische Stabilität der genannten Struktur.
  • Insbesondere kann der in Anspruch 1/2/3 angegebene Bauteilkörper als eine an dem in Anspruch 1/2/3 angegebenen Bauteilgrundkörper befestigte Brückenstruktur ausgebildet sein und die genannte Brückenstruktur eine Brückenlänge x2, mit x2 > 250 nm, vorzugsweise x2 > 500 nm, besonders vorzugsweise x2 > 1000 nm, hoch vorzugsweise x2 > 2000 nm, höchst vorzugsweise x2 > 4000 nm, aufweisen.
  • Insbesondere kann der in Anspruch 1/2/3 angegebene Bauteilkörper als eine an dem in Anspruch 1/2/3 angegebenen Bauteilgrundkörper befestigte Brückenstruktur ausgebildet sein und die genannte Brückenstruktur ein Brückenverhältnis X2, mit X2 > 1, vorzugsweise X2 > 2, besonders vorzugsweise X2 > 4, hoch vorzugsweise X2 > 8, höchst vorzugsweise X2 > 16, aufweisen.
  • Insbesondere kann der in Anspruch 1/2/3 angegebene Bauteilkörper als eine an dem in Anspruch 1/2/3 angegebenen Bauteilgrundkörper befestigte Membranstruktur ausgebildet sein.
  • Insbesondere kann der in Anspruch 3 angegebene Bauteilkörper eine Gesamtlänge L aufweisen und entlang eines oder mehrerer Längenabschnitte mit einer Gesamtabschnittslänge L* von mehr als 10%, vorzugsweise mehr als 20%, besonders vorzugsweise mehr als 30%, hoch vorzugsweise mehr als 40%, höchst vorzugsweise mehr als 50%, der Gesamtlänge L als eine an dem in Anspruch 3 angegebenen Bauteilgrundkörper befestigte Membranstruktur ausgebildet sein.
  • Unter einer „an einem Bauteilgrundkörper befestigten Membranstruktur” ist eine Struktur, welche über einen ersten geschlossen umlaufenden Verankerungsbereich an dem genannten Bauteilgrundkörper befestigt ist und zumindest einen Teil der Öffnung des genannten ersten geschlossen umlaufenden Verankerungsbereichs, freitragend überspannt, zu verstehen. Die genannte Struktur kann über einen ersten und einzigen, oder aber auch über mehr als einen geschlossen umlaufenden Verankerungsbereich an dem genannten Bauteilgrundkörper befestigt sein. Die genannte Struktur muss nicht notwendigerweise die gesamte Öffnung des genannten ersten geschlossen umlaufenden Verankerungsbereichs freitragend überspannen. Insbesondere kann die genannte Struktur auch nur einen Teil der Öffnung des genannten ersten geschlossen umlaufenden Verankerungsbereichs freitragend überspannen. Insbesondere kann die genannte Struktur jedoch auch die gesamte Öffnung des genannten ersten geschlossen umlaufenden Verankerungsbereichs freitragend überspannen. Zudem muss die genannte Struktur nicht notwendigerweise in sich zusammenhängend ausgebildet sein. Insbesondere kann die genannte Struktur auch mindestens 2 paarweise nicht aneinanderhängende Teilstrukturen umfassen. Insbesondere kann die genannte Struktur jedoch auch in sich zusammenhängend ausgebildet sein. Insbesondere kann die genannte Struktur mindestens eine Membranlänge x3 aufweisen, wobei der Begriff „Membranlänge” den Abstand eines Punkts eines die genannte Öffnung freitragend überspannenden Teils der genannten Struktur, zu dem genannten ersten geschlossen umlaufenden Verankerungsbereich, bezeichnet. Insbesondere kann die genannte Struktur ein Membranverhältnis X3 = x3/lmin aufweisen, wobei der Begriff „Membranverhältnis” ein Verhältnis aus der genannten Membranlänge x3 und einer kleinsten Abmessung lmin des genannten ersten geschlossen umlaufenden Verankerungsbereichs bezeichnet. Das Größensymbol lmin bezieht sich auf den gesamten Begriff „kleinste Abmessung”.
  • Insbesondere kann der in Anspruch 1/2/3 angegebene Bauteilkörper als eine an dem in Anspruch 1/2/3 angegebenen Bauteilgrundkörper befestigte Membranstruktur ausgebildet sein und die genannte Membranstruktur eine Membranlänge x3, mit x3 > 250 nm, vorzugsweise x3 > 500 nm, besonders vorzugsweise x3 > 1000 nm, hoch vorzugsweise x3 > 2000 nm, höchst vorzugsweise x3 > 4000 nm, aufweisen.
  • Insbesondere kann der in Anspruch 1/2/3 angegebene Bauteilkörper als eine an dem in Anspruch 1/2/3 angegebenen Bauteilgrundkörper befestigte Membranstruktur ausgebildet sein und die genannte Membranstruktur ein Membranverhältnis X3, mit X3 > 1, vorzugsweise X3 > 2, besonders vorzugsweise X3 > 4, hoch vorzugsweise X3 > 8, höchst vorzugsweise X3 > 16, aufweisen.
  • In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des in Anspruch 1/2/3 angegebenen Bauteils weist der in Anspruch 1/2/3 angegebene Bauteilkörper eine Oberfläche und eine Grenzfläche auf, wobei der Minimalflächeninhalt der genannten Grenzfläche weniger als 40%, insbesondere weniger als 35%, vorzugsweise weniger als 30%, hoch vorzugsweise weniger als 25%, höchst vorzugsweise weniger als 20%, des Minimalflächeninhalts der genannten Oberfläche beträgt.
  • Unter der „Oberfläche eines Bauteilkörpers” ist die äußere Oberfläche des genannten Bauteilkörpers, also die Vereinigung der Punkte aller Flächenstücke, welche den genannten Bauteilkörper von außen begrenzen, zu verstehen. Insbesondere kann die Oberfläche des in Anspruch 1 angegebenen Bauteilkörpers, für den Fall, dass dieser mindestens 2 nicht aneinanderhängende Teilkörper umfasst, mindestens 2 paarweise nicht aneinanderhängende Teilflächen umfassen. Die Oberfläche des in Anspruch 2 angegebenen Bauteilkörpers ist in sich zusammenhängend ausgebildet. Die Oberfläche des in Anspruch 3 angegebenen Bauteilkörpers ist ebenso in sich zusammenhängend ausgebildet. Der Begriff „Fläche” ist allgemein im Sinn von „zweidimensionale Teilmenge des dreidimensionalen Raums” zu verstehen.
  • Unter der „Grenzfläche eines Bauteilkörpers” ist die äußere Verankerungsfläche des genannten Bauteilkörpers, also die Vereinigung der Punkte aller Flächenstücke, über welche der genannte Bauteilkörper von außen befestigt ist, zu verstehen. Insbesondere kann die Grenzfläche des in Anspruch 1/2/3 angegebenen Bauteilkörpers, für den Fall, dass dieser über mindestens 2 Verankerungsbereiche an dem in Anspruch 1/2/3 angegebenen Bauteilgrundkörper befestigt ist, mindestens 2 paarweise nicht aneinanderhängende Teilflächen umfassen. Die Grenzfläche des in Anspruch 1/2/3 angegebenen Bauteilkörpers ist Teil der Oberfläche des in Anspruch 1/2/3 angegebenen Bauteilkörpers.
  • Unter dem „Minimalflächeninhalt einer Oberfläche” ist, für den Fall, dass die genannte Oberfläche in sich zusammenhängend ausgebildet ist, der Flächeninhalt einer Einhüllenden der genannten Oberfläche, zu welcher jeder Punkt der genannten Oberfläche einen maximalen Abstand von 50 nm aufweist und welche von allen Einhüllenden der genannten Oberfläche, die diese Eigenschaft erfüllen, minimalen Flächeninhalt aufweist, zu verstehen. Unter der „Einhüllenden einer Oberfläche” ist eine geschlossene Fläche im dreidimensionalen Raum, welche die genannte Oberfläche vollständig einschliesst, zu verstehen.
  • Unter dem „Minimalflächeninhalt einer Oberfläche” ist, für den Fall, dass die genannte Oberfläche aus genau m, jeweils in sich zusammenhängenden, jeweils einen Minimalflächeninhalt aufweisenden, paarweise jedoch nicht aneinanderhängenden Teilflächen gebildet ist, die Summe der genannten m Minimalflächeninhalte der genannten m Teilflächen zu verstehen, wobei der Parameter „m” eine natürliche Zahl grösser 1 (m > 1) bezeichnet und wobei die genannten m Minimalflächeninhalte der genannten m Teilflächen jeweils in gleicher Weise wie der Minimalflächeninhalt einer in sich zusammenhängenden Oberfläche, entsprechend den obigen Ausführungen, definiert sind.
  • Unter dem „Minimalflächeninhalt einer Grenzfläche” ist, für den Fall, dass die genannte Grenzfläche in sich zusammenhängend ausgebildet ist, die Hälfte des Flächeninhalts einer Einhüllenden der genannten Grenzfläche, zu welcher jeder Punkt der genannten Grenzfläche einen maximalen Abstand von 50 nm aufweist und welche von allen Einhüllenden der genannten Grenzfläche, die diese Eigenschaft erfüllen, minimalen Flächeninhalt aufweist, zu verstehen. Unter der „Einhüllenden einer Grenzfläche” ist eine geschlossene Fläche im dreidimensionalen Raum, welche die genannte Grenzfläche vollständig einschliesst, zu verstehen.
  • Unter dem „Minimalflächeninhalt einer Grenzfläche” ist, für den Fall, dass die genannte Grenzfläche aus genau n, jeweils in sich zusammenhängenden, jeweils einen Minimalflächeninhalt aufweisenden, paarweise jedoch nicht aneinanderhängenden Teilflächen gebildet ist, die Hälfte der Summe der genannten n Minimalflächeninhalte der genannten n Teilflächen zu verstehen, wobei der Parameter „n” eine natürliche Zahl grösser 1 (n > 1) bezeichnet und wobei die genannten n Minimalflächeninhalte der genannten n Teilflächen jeweils in gleicher Weise wie der Minimalflächeninhalt einer in sich zusammenhängenden Grenzfläche, entsprechend den obigen Ausführungen, definiert sind.
  • Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des in Anspruch 1/2/3 angegebenen Bauteils können Teile des in Anspruch 1/2/3 angegebenen Bauteilkörpers, im Vergleich zu aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen, in erhöhtem Maß von der Oberfläche des in Anspruch 1/2/3 angegebenen Bauteilgrundkörpers beabstandet werden. Zudem können durch die erfindungsgemäße Ausbildung des in Anspruch 1/2/3 angegebenen Bauteils, stark gekrümmte Bereiche der Oberfläche des in Anspruch 1/2/3 angegebenen Bauteilkörpers, wie z. B. Spitzen, Ecken oder Kanten, an welchen elektrische Feldüberhöhungen auftreten können, im Vergleich zu aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen, in erhöhtem Maß von der Oberfläche des in Anspruch 1/2/3 angegebenen Bauteilgrundkörpers beabstandet werden. Dementsprechend ermöglicht die erfindungsgemäße Ausbildung des in Anspruch 1/2/3 angegebenen Bauteils in vorteilhafter Weise eine Verringerung parasitärer Kapazitäten zwischen dem in Anspruch 1/2/3 angegebenen Bauteilkörper und dem in Anspruch 1/2/3 angegebenen Bauteilgrundkörper.
  • Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des in Anspruch 1/2/3 angegebenen Bauteils kann zudem der freiliegende und damit für nachträgliche Reinigungsprozesse zugängliche Teil der Oberfläche des in Anspruch 1/2/3 angegebenen Bauteilkörpers, im Vergleich zu aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen, in erhöhtem Maß vergrößert werden. Dementsprechend ermöglicht die erfindungsgemäße Ausbildung des in Anspruch 1/2/3 angegebenen Bauteils in vorteilhafter Weise eine Verringerung der Anzahl parasitärer Defektzustände an der Oberfläche des Bauteilkörpers.
  • Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des in Anspruch 1/2/3 angegebenen Bauteils kann zudem die Grenzfläche des in Anspruch 1/2/3 angegebenen Bauteilkörpers, im Vergleich zu aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen, in erhöhtem Maß verkleinert werden, wodurch der Bauteilkörper nur noch über eine kleinere Fläche direkt, also unmittelbar an der Grenzfläche des Bauteilkörpers, mit dem in Anspruch 1/2/3 angegebenen Bauteilgrundkörper, insbesondere mit an der Grenzfläche des Bauteilkörpers auftretenden parasitären Defektzuständen, elektromagnetisch wechselwirken kann. Zudem kann durch die erfindungsgemäße Ausbildung des in Anspruch 1/2/3 angegebenen Bauteils, die Oberfläche des in Anspruch 1/2/3 angegebenen Bauteilkörpers, im Vergleich zu aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen, in erhöhtem Maß vergrößert werden, ohne dabei die Grenzfläche des Bauteilkörpers zu vergrößern. Durch Vergrößerung der Oberfläche des in Anspruch 1/2/3 angegebenen Bauteilkörpers können sich elektrische Oberflächenladungen des Bauteilkörpers, bei einer gegebenen gesamten Oberflächenladung des Bauteilkörpers, auf eine größere Fläche verteilen, wodurch die Oberflächenladungsdichte des Bauteilkörpers und damit die Flussdichte des von der Oberfläche des Bauteilkörpers ausgehenden elektrischen Felds, insbesondere an der Grenzfläche des Bauteilkörpers, verringert werden kann. Oberflächenladungen können z. B. durch Influenzladungen auf elektrisch leitfähigen Oberflächen oder elektrisch leitfähigen Oberflächenbereichen gebildet sein. Durch Vergrößerung der Oberfläche des in Anspruch 1/2/3 angegebenen Bauteilkörpers können sich ebenso elektrische Oberflächenströme des Bauteilkörpers, bei einem gegebenen gesamten Oberflächenstrom des Bauteilkörpers, auf eine größere Fläche verteilen, wodurch die Oberflächenstromdichte des Bauteilkörpers und damit die Flussdichte des von der Oberfläche des Bauteilkörpers ausgehenden magnetischen Felds, insbesondere an der Grenzfläche des Bauteilkörpers, verringert werden kann. Oberflächenströme können z. B. durch Supraströme auf supraleitfähigen Oberflächen oder supraleitfähigen Oberflächenbereichen gebildet sein, da Supraströme auf Grund des Meißner-Ochsenfeld-Effekts vorwiegend innerhalb von dünnen Oberflächenschichten auftreten. Oberflächenströme können z. B. auch durch hochfrequente Wechselströme auf elektrisch leitfähigen Oberflächen oder elektrisch leitfähigen Oberflächenbereichen gebildet sein, da hochfrequente Wechselströme auf Grund des Skin-Effekts ebenfalls vorwiegend innerhalb von dünnen Oberflächenschichten auftreten. Dementsprechend ermöglicht die erfindungsgemäße Ausbildung des in Anspruch 1/2/3 angegebenen Bauteils in vorteilhafter Weise eine Verringerung direkter elektromagnetischer Wechselwirkungen von Oberflächenladungen und/oder Oberflächenströmen des in Anspruch 1/2/3 angegebenen Bauteilkörpers mit dem in Anspruch 1/2/3 angegebenen Bauteilgrundkörper, insbesondere mit an der Grenzfläche des Bauteilkörpers auftretenden parasitären Defektzuständen.
  • Insgesamt ermöglicht die erfindungsgemäße Ausbildung des in Anspruch 1/2/3 angegebenen Bauteils, entsprechend den vorhergehenden Ausführungen, im Vergleich zu aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen, eine Verringerung parasitärer elektromagnetischer Wechselwirkungen zwischen dem in Anspruch 1/2/3 angegebenen Bauteilkörper und dem in Anspruch 1/2/3 angegebenen Bauteilgrundkörper, was in vorteilhafter Weise zu einem geringeren Verlust an Quanteninformation innerhalb des in Anspruch 1/2/3 angegebenen Bauteils führt.
  • Eine Verkleinerung der Grenzfläche des in Anspruch 1/2/3 angegebenen Bauteilkörpers in Kombination mit einer Vergrößerung der Oberfläche des Bauteilkörpers, ermöglicht in besonders vorteilhafter Weise, entsprechend den vorhergehenden Ausführungen, eine Verringerung parasitärer elektromagnetischer Wechselwirkungen zwischen dem Bauteilkörper und dem in Anspruch 1/2/3 angegebenen Bauteilgrundkörper. Der Minimalflächeninhalt der Oberfläche des in Anspruch 1/2/3 angegebenen Bauteilkörpers bietet dabei ein Vergleichsmaß für die Ausdehnung der Oberfläche des Bauteilkörpers, unabhängig von einer eventuell vorhandenen Feinstruktur der Oberfläche des Bauteilkörpers. Entsprechendes gilt für den Minimalflächeninhalt der Grenzfläche des in Anspruch 1/2/3 angegebenen Bauteilkörpers.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform des in Anspruch 1/2/3 angegebenen Bauteils weist der in Anspruch 1/2/3 angegebene Bauteilkörper eine Oberfläche und eine Grenzfläche auf, wobei der Flächeninhalt einer jeden Maximalprojektion der genannten Grenzfläche weniger als 80%, insbesondere weniger als 70%, vorzugsweise weniger als 60%, hoch vorzugsweise weniger als 50%, höchst vorzugsweise weniger als 40%, des Flächeninhalts einer jeden Maximalprojektion der genannten Oberfläche beträgt.
  • Unter einer „Maximalprojektion einer Oberfläche” ist eine durch orthogonale Projektion der genannten Oberfläche in eine Ebene im dreidimensionalen Raum gebildete Fläche, welche von allen durch orthogonale Projektion der genannten Oberfläche in eine Ebene im dreidimensionalen Raum gebildeten Flächen maximalen Flächeninhalt aufweist, zu verstehen. Unter der „orthogonalen Projektion einer Oberfläche in eine Ebene” ist die Projektion der Punkte der genannten Oberfläche in einer zu der genannten Ebene orthogonalen Richtung, in die genannte Ebene, zu verstehen.
  • Unter einer „Maximalprojektion einer Grenzfläche” ist eine durch orthogonale Projektion der genannten Grenzfläche in eine Ebene im dreidimensionalen Raum gebildete Fläche, welche von allen durch orthogonale Projektion der genannten Grenzfläche in eine Ebene im dreidimensionalen Raum gebildeten Flächen maximalen Flächeninhalt aufweist, zu verstehen. Unter der „orthogonalen Projektion einer Grenzfläche in eine Ebene” ist die Projektion der Punkte der genannten Grenzfläche in einer zu der genannten Ebene orthogonalen Richtung, in die genannte Ebene, zu verstehen.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform des in Anspruch 1/2/3 angegebenen Bauteils weist der in Anspruch 1/2/3 angegebene Bauteilkörper eine Oberfläche auf, wobei der Minimalflächeninhalt der genannten Oberfläche mehr als 10 μm2, vorzugsweise mehr als 20 μm2, besonders vorzugsweise mehr als 40 μm2, hoch vorzugsweise mehr als 80 μm2, höchst vorzugsweise mehr als 160 μm2, beträgt.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform des in Anspruch 1/2/3 angegebenen Bauteils weist der in Anspruch 1/2/3 angegebene Bauteilkörper eine Grenzfläche auf, wobei der Minimalflächeninhalt der genannten Grenzfläche weniger als 80 μm2, vorzugsweise weniger als 40 μm2, besonders vorzugsweise weniger als 20 μm2, hoch vorzugsweise weniger als 10 μm2, höchst vorzugsweise weniger als 5 μm2, beträgt.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform des in Anspruch 1/2/3 angegebenen Bauteils weist der in Anspruch 1/2/3 angegebene Bauteilkörper eine Oberfläche auf, wobei der Flächeninhalt einer jeden Maximalprojektion der genannten Oberfläche mehr als 5 μm2, vorzugsweise mehr als 10 μm2, besonders vorzugsweise mehr als 20 μm2, hoch vorzugsweise mehr als 40 μm2, höchst vorzugsweise mehr als 80 μm2, beträgt.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform des in Anspruch 1/2/3 angegebenen Bauteils weist der in Anspruch 1/2/3 angegebene Bauteilkörper eine Grenzfläche auf, wobei der Flächeninhalt einer jeden Maximalprojektion der genannten Grenzfläche weniger als 80 μm2, vorzugsweise weniger als 40 μm2, besonders vorzugsweise weniger als 20 μm2, hoch vorzugsweise weniger als 10 μm2, höchst vorzugsweise weniger als 5 μm2, beträgt.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform des in Anspruch 1/2/3 angegebenen Bauteils weist der in Anspruch 1/2/3 angegebene Bauteilkörper eine innere Längenausdehnung auf, wobei die genannte innere Längenausdehnung mehr als 10 μm, vorzugsweise mehr als 20 μm, besonders vorzugsweise mehr als 40 μm, hoch vorzugsweise mehr als 80 μm, höchst vorzugsweise mehr als 160 μm, beträgt.
  • Unter einer „inneren Längenausdehnung eines Bauteilkörpers” ist die Länge eines innerhalb des genannten Bauteilkörpers verlaufenden Wegs von einem ersten Punkt innerhalb des genannten Bauteilkörpers zu einem zweiten Punkt innerhalb des genannten Bauteilkörpers, wobei dieser Weg von allen von dem genannten ersten Punkt zu dem genannten zweiten Punkt innerhalb des genannten Bauteilkörpers verlaufenden Wegen, minimale Länge aufweist, zu verstehen.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform des in Anspruch 1/2/3 angegebenen Bauteils weist der in Anspruch 1/2/3 angegebene Bauteilkörper eine äußere Längenausdehnung auf, wobei die genannte äußere Längenausdehnung mehr als 250 nm, vorzugsweise mehr als 500 nm, besonders vorzugsweise mehr als 1000 nm, hoch vorzugsweise mehr als 2000 nm, höchst vorzugsweise mehr als 4000 nm, beträgt.
  • Unter einer „äußeren Längenausdehnung eines Bauteilkörpers” ist die Länge eines gerade verlaufenden Wegs von einem ersten Punkt innerhalb des genannten Bauteilkörpers zu einem zweiten Punkt innerhalb des genannten Bauteilkörpers, zu verstehen.
  • Zur Ermittlung der Oberfläche des in Anspruch 1/2/3 angegebenen Bauteilkörpers sowie der Grenzfläche des in Anspruch 1/2/3 angegebenen Bauteilkörpers können jeweils bekannte Verfahren und Instrumente eingesetzt werden, sofern keine CAD-Daten des in Anspruch 1/2/3 angegebenen Bauteils vorliegen. Insbesondere kann eine dreidimensionale Topographiemessung der Oberfläche des in Anspruch 1/2/3 angegebenen Bauteilkörpers mittels Rasterelektronenmikroskop und/oder Konfokalmikroskop erfolgen, wobei in jeder der drei Raumrichtungen x, y, z bzw. Koordinatenachsen Länge, Breite, Höhe, eine Messgenauigkeit bzw. Auflösung von 10–20 nm ausreichend ist und über eine eventuell vorhandene Feinstruktur der genannten Oberfläche gemittelt wird. Für die numerische Berechnung des Minimalflächeninhalts der Oberfläche des in Anspruch 1/2/3 angegebenen Bauteilkörpers, des Minimalflächeninhalts der Grenzfläche des in Anspruch 1/2/3 angegebenen Bauteilkörpers, des Flächeninhalts einer Maximalprojektion der Oberfläche des in Anspruch 1/2/3 angegebenen Bauteilkörpers, des Flächeninhalts einer Maximalprojektion der Grenzfläche des in Anspruch 1/2/3 angegebenen Bauteilkörpers, der grössten inneren Längenausdehnung des in Anspruch 1/2/3 angegebenen Bauteilkörpers sowie der grössten äusseren Längenausdehnung des in Anspruch 1/2/3 angegebenen Bauteilkörpers kann jeweils, sofern erforderlich, eines der zahlreichen, aus dem Stand der Technik bekannten Softwareprogramme verwendet werden.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung des in Anspruch 3 angegebenen Bauteils umfasst das genannte Bauteil eine HF-Übertragungsleitung, wobei die genannte HF-Übertragungsleitung einen Innenleiter und einen Außenleiter umfasst und der in Anspruch 3 angegebene Bauteilkörper den genannten Innenleiter bildet. Insbesondere kann die genannte HF-Übertragungsleitung als koaxiale HF-Übertragungsleitung ausgebildet sein. Insbesondere kann die genannte HF-Übertragungsleitung als geschirmte HF-Übertragungsleitung ausgebildet sein.
  • In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des in Anspruch 3 angegebenen Bauteils umfasst das genannte Bauteil einen λ/2- oder λ/4-Leitungsresonator, wobei der genannte Leitungsresonator einen Innenleiter und einen Außenleiter umfasst und der in Anspruch 3 angegebene Bauteilkörper den genannten Innenleiter bildet. Insbesondere kann der genannte Leitungsresonator eine Grundfrequenz im Bereich 1–300 GHz, vorzugsweise 1–100 GHz, besonders vorzugsweise 1–50 GHz, hoch vorzugsweise 1–20 GHz, höchst vorzugsweise 1–10 GHz, aufweisen. Insbesondere kann der genannte Leitungsresonator als koaxialer Leitungsresonator ausgebildet sein. Insbesondere kann der genannte Leitungsresonator als geschirmter Leitungsresonator ausgebildet sein.
  • In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung des in Anspruch 3 angegebenen Bauteils umfasst das genannte Bauteil einen LC-Schwingkreis, wobei der in Anspruch 3 angegebene Bauteilkörper den genannten LC-Schwingkreis bildet und der genannte LC-Schwingkreis eine mindestens an einer Stelle konzentrierte Induktivität L und/oder eine mindestens an einer Stelle konzentrierte Kapazität C aufweist. Insbesondere kann der genannte LC-Schwingkreis eine Grundfrequenz im Bereich 1–300 GHz, vorzugsweise 1–100 GHz, besonders vorzugsweise 1–50 GHz, hoch vorzugsweise 1–2 GHz, höchst vorzugsweise 1–10 GHz, aufweisen.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform des in Anspruch 1/2/3 angegebenen Bauteils weist die in Anspruch 1/2/3 angegebene Quanteninformationseinheit eine Grundfrequenz im Bereich 1–300 GHz, vorzugsweise 1–100 GHz, besonders vorzugsweise 1–50 GHz, hoch vorzugsweise 1–2 GHz, höchst vorzugsweise 1–10 GHz, auf.
  • In einer besonders vorteilhaften Weiterbildung des in Anspruch 1/2/3 angegebenen Bauteils umfasst das genannte Bauteil ein Gehäuse, welches den in Anspruch 1/2/3 angegebenen Bauteilkörper zumindest teilweise umschließt, wobei das genannte Gehäuse insbesondere mindestens ein Merkmal, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus:
    • – das genannte Gehäuse umschließt den in Anspruch 1/2/3 angegebenen Bauteilkörper vollständig;
    • – das genannte Gehäuse ist Teil des in Anspruch 1/2/3 angegebenen Bauteilgrundkörpers;
    • – das genannte Gehäuse ist unlösbar an dem in Anspruch 1/2/3 angegebenen Bauteilgrundkörper befestigt;
    • – zumindest ein Teil des genannten Gehäuses ist elektrisch leitfähig, insbesondere supraleitfähig ausgebildet;
    • – das gesamte genannte Gehäuse ist elektrisch leitfähig, insbesondere supraleitfähig ausgebildet;
    • – das genannte Gehäuse weist mindestens eine elektrisch leitfähige, insbesondere supraleitfähige Wand auf;
    • – das genannte Gehäuse weist mindestens eine gitternetzartig ausgebildete Wand auf;
    • – das genannte Gehäuse schirmt den in Anspruch 1/2/3 angegebenen Bauteilkörper elektrisch zumindest teilweise ab;
    • – das genannte Gehäuse schirmt den in Anspruch 1/2/3 angegebenen Bauteilkörper magnetisch zumindest teilweise ab;
    • – das genannte Gehäuse schließt den in Anspruch 1/2/3 angegebenen Bauteilkörper in einen Hohlraum, insbesondere einen hermetisch dichten Hohlraum ein;
    aufweisen kann.
  • Ein den in Anspruch 1/2/3 angegebenen Bauteilkörper zumindest teilweise umschließendes Gehäuse ermöglicht einen Schutz des Bauteilkörpers vor Verunreinigungen. Ein den in Anspruch 1/2/3 angegebenen Bauteilkörper zumindest teilweise umschließendes, elektrisch leitfähiges Gehäuse ermöglicht eine Abschirmung, insbesondere eine individuelle Abschirmung des Bauteilkörpers vor äußeren elektrischen Streufeldern. Ein den in Anspruch 1/2/3 angegebenen Bauteilkörper zumindest teilweise umschließendes, supraleitfähiges Gehäuse ermöglicht eine Abschirmung, insbesondere eine individuelle Abschirmung des Bauteilkörpers vor äußeren magnetischen Streufeldern. Ein den in Anspruch 1/2/3 angegebenen Bauteilkörper in einen Hohlraum einschließendes, hermetisch dichtes Gehäuse ermöglicht einen Schutz des Bauteilkörpers vor Korrosion.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform des in Anspruch 1/2/3 angegebenen Bauteils ist das genannte Bauteil als mikroelektronisches Bauteil ausgebildet.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform des in Anspruch 1/2/3 angegebenen Bauteils ist das genannte Bauteil als mikromechanisches Bauteil ausgebildet.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein System, welches ein erfindungsgemäßes Bauteil und ein Kühlsystem umfasst, wobei das genannte Kühlsystem ein thermisches Reservoir tiefer Temperatur, welches an das genannte Bauteil thermisch gekoppelt ist, umfasst.
  • Das genannte System ermöglicht den Betrieb eines erfindungsgemäßen Bauteils bei tiefen Temperaturen, wodurch thermische Anregungen innerhalb des Bauteils reduziert werden können.
  • Insbesondere kann das genannte Kühlsystem mindestens eine Ausführungsform, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Badkryostat, Verdampferkryostat, Mischungskryostat, Refrigeratorkryostat, paramagnetische Entmagnetisierungsstufe, Pulsröhrenkühlerstufe, aufweisen.
  • Weitere Merkmale und Vorteile des erfindungsgemäßen Bauteils und des erfindungsgemäßen Systems werden anhand der schematischen Zeichnungen erläutert. Es zeigt:
  • 1 eine vereinfacht dargestellte, beispielhafte Ausführungsform eines Bauteils nach Stand der Technik nach dem Oberbegriff von Anspruch 1/2/3 mit einem Bauteilgrundkörper und einem vereinfacht dargestellten Bauteilkörper nach dem Oberbegriff von Anspruch 1/2/3, im Einzelnen 1A) eine isometrische Ansicht des Bauteils, 1B) eine Aufsicht des Bauteils, 1C) einen Längsschnitt des Bauteils und 1D) einen Querschnitt des Bauteils,
  • 2 eine vereinfacht dargestellte, beispielhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bauteils nach Anspruch 1/2/3 mit einem Bauteilgrundkörper und einem vereinfacht dargestellten Bauteilkörper nach Anspruch 1/2/3, wobei der Bauteilkörper als eine an dem Bauteilgrundkörper befestigte Aufragstruktur ausgebildet ist, im Einzelnen 2A) eine isometrische Ansicht des Bauteils, 2B) eine Aufsicht des Bauteils, 2C) einen Längsschnitt des Bauteils und 2D) einen Querschnitt des Bauteils,
  • 3 eine vereinfacht dargestellte, beispielhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bauteils nach Anspruch 1/2/3 mit einem Bauteilgrundkörper und einem vereinfacht dargestellten Bauteilkörper nach Anspruch 1/2/3, wobei der Bauteilkörper als eine an dem Bauteilgrundkörper befestigte Auskragstruktur ausgebildet ist, im Einzelnen 3A) eine isometrische Ansicht des Bauteils, 3B) eine Aufsicht des Bauteils, 3C) einen Längsschnitt des Bauteils und 3D) einen Querschnitt des Bauteils,
  • 4 eine vereinfacht dargestellte, beispielhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bauteils nach Anspruch 1/2/3 mit einem Bauteilgrundkörper und einem vereinfacht dargestellten Bauteilkörper nach Anspruch 1/2/3, wobei der Bauteilkörper als eine an dem Bauteilgrundkörper befestigte Brückenstruktur ausgebildet ist, im Einzelnen 4A) eine isometrische Ansicht des Bauteils, 4B) eine Aufsicht des Bauteils, 4C) einen Längsschnitt des Bauteils und 4D) einen Querschnitt des Bauteils,
  • 5 eine vereinfacht dargestellte, beispielhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bauteils nach Anspruch 1/2/3 mit einem Bauteilgrundkörper und einem vereinfacht dargestellten Bauteilkörper nach Anspruch 1/2/3, wobei der Bauteilkörper als eine an dem Bauteilgrundkörper befestigte Membranstruktur ausgebildet ist, im Einzelnen 5A) eine isometrische Ansicht des Bauteils, 5B) eine Aufsicht des Bauteils, 5C) einen Längsschnitt des Bauteils und 5D) einen Querschnitt des Bauteils,
  • 6 eine beispielhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bauteils nach Anspruch 1 mit einem Bauteilgrundkörper und einem Bauteilkörper nach Anspruch 1, wobei der Bauteilkörper als eine an dem Bauteilgrundkörper befestigte Brückenstruktur ausgebildet ist, im Einzelnen 6A) eine isometrische Ansicht des Bauteils, 6B) eine Aufsicht des Bauteils, 6C) einen Längsschnitt des Bauteils und 6D) einen Querschnitt des Bauteils,
  • 7 eine beispielhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bauteils nach Anspruch 2 mit einem Bauteilgrundkörper und einem Bauteilkörper nach Anspruch 2, wobei der Bauteilkörper als eine an dem Bauteilgrundkörper befestigte Brückenstruktur ausgebildet ist, im Einzelnen 7A) eine isometrische Ansicht des Bauteils, 7B) eine Aufsicht des Bauteils, 7C) einen Längsschnitt des Bauteils und 7D) einen Querschnitt des Bauteils,
  • 8 eine beispielhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bauteils nach Anspruch 3 mit einem Bauteilgrundkörper und einem Bauteilkörper nach Anspruch 3, wobei der Bauteilkörper als eine an dem Bauteilgrundkörper befestigte Brückenstruktur ausgebildet ist, im Einzelnen 8A) eine isometrische Ansicht des Bauteils, 8B) eine Aufsicht des Bauteils, 8C) einen Längsschnitt des Bauteils und 8D) einen Querschnitt des Bauteils,
  • 9 eine beispielhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bauteils nach Anspruch 5 mit einem Bauteilgrundkörper und einem Bauteilkörper nach Anspruch 5, wobei der Bauteilkörper als eine an dem Bauteilgrundkörper befestigte Brückenstruktur ausgebildet ist, im Einzelnen 9A) eine isometrische Teilansicht des Bauteils, 9B) eine Aufsicht des Bauteils, 9C) einen Längsschnitt des Bauteils und 9D) einen Querschnitt des Bauteils,
  • 10 eine beispielhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bauteils nach Anspruch 6 mit einem Bauteilgrundkörper und einem Bauteilkörper nach Anspruch 6, wobei der Bauteilkörper als eine an dem Bauteilgrundkörper befestigte Brückenstruktur ausgebildet ist, im Einzelnen 10A) eine isometrische Ansicht des Bauteils, 10B) eine Aufsicht des Bauteils, 10C) einen Längsschnitt des Bauteils und 10D) einen Querschnitt des Bauteils und
  • 11 eine beispielhafte Ausführungsform eines Systems nach Anspruch 18 mit einem erfindungsgemäßen Bauteil.
  • Es folgt eine detaillierte Beschreibung der schematischen Zeichnungen.
  • 1 zeigt eine vereinfacht dargestellte, beispielhafte Ausführungsform eines Bauteils nach Stand der Technik nach dem Oberbegriff von Anspruch 1/2/3 mit einem Bauteilgrundkörper (1) und einem vereinfacht dargestellten Bauteilkörper (2) nach dem Oberbegriff von Anspruch 1/2/3. Der Bauteilkörper (2) ist über einen Verankerungsbereich (3) am Bauteilgrundkörper (1) befestigt. Der Bauteilkörper (2) ist flachliegend zum Bauteilgrundkörper (1) orientiert. Der Flächeninhalt der Grenzfläche des Bauteilkörpers (2) beträgt 44% des Flächeninhalts der Oberfläche des Bauteilkörpers (2).
  • 2 zeigt eine vereinfacht dargestellte, beispielhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bauteils nach Anspruch 1/2/3 mit einem Bauteilgrundkörper (1) und einem vereinfacht dargestellten Bauteilkörper (2) nach Anspruch 1/2/3, wobei der Bauteilkörper (2) als eine an dem Bauteilgrundkörper (1) befestigte Aufragstruktur ausgebildet ist. Der Bauteilkörper (2) ist über einen Verankerungsbereich (3) am Bauteilgrundkörper (1) befestigt und ragt von der gesamten Fläche des Verankerungsbereichs (3) aus, freistehend auf. Die Abbildung zeigt zudem einen mit einem Kreuz gekennzeichneten Punkt des Bauteilkörpers (2) mit einer Aufraghöhe x0 sowie eine kleinste Abmessung lmin des Verankerungsbereichs (3). Der Flächeninhalt der Grenzfläche des Bauteilkörpers (2) beträgt 3% des Flächeninhalts der Oberfläche des Bauteilkörpers (2).
  • 3 zeigt eine vereinfacht dargestellte, beispielhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bauteils nach Anspruch 1/2/3 mit einem Bauteilgrundkörper (1) mit einer Aussparung (4) und einem vereinfacht dargestellten Bauteilkörper (2) nach Anspruch 1/2/3, wobei der Bauteilkörper (2) als eine an dem Bauteilgrundkörper (1) befestigte Auskragstruktur ausgebildet ist. Der Bauteilkörper (2) ist über einen Verankerungsbereich (3) am Bauteilgrundkörper (1) befestigt und kragt über einen Teil der Begrenzung des Verankerungsbereichs (3) hinaus, freitragend aus. Die Abbildung zeigt zudem einen mit einem Kreuz gekennzeichneten Punkt des Bauteilkörpers (2) mit einer Auskraglänge x1 sowie eine kleinste Abmessung lmin des Verankerungsbereichs (3). Der Flächeninhalt der Grenzfläche des Bauteilkörpers (2) beträgt 6% des Flächeninhalts der Oberfläche des Bauteilkörpers (2).
  • 4 zeigt eine vereinfacht dargestellte, beispielhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bauteils nach Anspruch 1/2/3 mit einem Bauteilgrundkörper (1) mit einer Aussparung (4) und einem vereinfacht dargestellten Bauteilkörper (2) nach Anspruch 1/2/3, wobei der Bauteilkörper (2) als eine an dem Bauteilgrundkörper (1) befestigte Brückenstruktur ausgebildet ist. Der Bauteilkörper (2) ist über 2 Verankerungsbereiche (3) am Bauteilgrundkörper (1) befestigt, erstreckt sich ansonsten freitragend und verbindet die beiden Verankerungsbereiche (3) miteinander. Die Abbildung zeigt zudem einen mit einem Kreuz gekennzeichneten Punkt des Bauteilkörpers (2) mit einer Brückenlänge x2 sowie eine kleinste Abmessung lmin des Verankerungsbereichs (3). Die Brückenstruktur weist eine Verankerungszahl k* = 2 auf. Der Flächeninhalt der Grenzfläche des Bauteilkörpers (2) beträgt 13% des Flächeninhalts der Oberfläche des Bauteilkörpers (2).
  • 5 zeigt eine vereinfacht dargestellte, beispielhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bauteils nach Anspruch 1/2/3 mit einem Bauteilgrundkörper (1) mit einer Aussparung (4) und einem vereinfacht dargestellten Bauteilkörper (2) nach Anspruch 1/2/3, wobei der Bauteilkörper (2) als eine an dem Bauteilgrundkörper (1) befestigte Membranstruktur ausgebildet ist. Der Bauteilkörper (2) ist über einen geschlossen umlaufenden Verankerungsbereich (3) am Bauteilgrundkörper (1) befestigt und überspannt die gesamte Öffnung (5) des geschlossen umlaufenden Verankerungsbereichs (3) freitragend. Die Abbildung zeigt zudem einen mit einem Kreuz gekennzeichneten Punkt des Bauteilkörpers (2) mit einer Membranlänge x3 sowie eine kleinste Abmessung lmin des geschlossen umlaufenden Verankerungsbereichs (3). Der Flächeninhalt der Grenzfläche des Bauteilkörpers (2) beträgt 20% des Flächeninhalts der Oberfläche des Bauteilkörpers (2).
  • 6 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bauteils nach Anspruch 1 mit einem Bauteilgrundkörper und einem Bauteilkörper nach Anspruch 1, wobei der Bauteilkörper als eine an dem Bauteilgrundkörper befestigte Brückenstruktur ausgebildet ist. Der Bauteilgrundkörper umfasst ein plattenförmiges, elektrisch isolierendes Substrat (6) und 4 elektrisch isolierende Abstandshalter (7). Der Bauteilkörper besteht aus einer ersten supraleitfähigen Elektrode (8), einer zweiten supraleitfähigen Elektrode (9) und zwei dünnen, elektrisch isolierenden Tunnelbarrieren (10). In einer alternativen Ausführungsform des Bauteils kann mindestens einer der 4 Abstandshalter (7) supraleitfähig ausgebildet und Teil des Bauteilkörpers sein. Der Bauteilkörper ist über 4 Verankerungsbereiche (3) am Bauteilgrundkörper befestigt, erstreckt sich ansonsten freitragend und verbindet die 4 Verankerungsbereiche (3) paarweise miteinander. Die Brückenstruktur weist eine Verankerungszahl k* = 4 auf. Der Flächeninhalt der Grenzfläche des Bauteilkörpers beträgt 6% des Flächeninhalts der Oberfläche des Bauteilkörpers. Der Bauteilkörper bildet eine Quanteninformationseinheit mit zwei zu einem Ring verschalteten Josephson-Kontakten.
  • 7 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bauteils nach Anspruch 2 mit einem Bauteilgrundkörper und einem Bauteilkörper nach Anspruch 2, wobei der Bauteilkörper als eine an dem Bauteilgrundkörper befestigte Brückenstruktur ausgebildet ist. Der Bauteilgrundkörper umfasst ein plattenförmiges, supraleitfähiges Substrat (6) und zwei dünne, elektrisch isolierende Tunnelbarrieren (10). Das Substrat (6) bildet eine erste supraleitfähige Elektrode. Der Bauteilkörper besteht aus einer zweiten supraleitfähigen Elektrode (9). Der Bauteilkörper ist über 2 Verankerungsbereiche (3) am Bauteilgrundkörper befestigt, erstreckt sich ansonsten freitragend und verbindet die 2 Verankerungsbereiche (3) miteinander. Die Brückenstruktur weist eine Verankerungszahl k* = 2 auf. Der Flächeninhalt der Grenzfläche des Bauteilkörpers beträgt 3% des Flächeninhalts der Oberfläche des Bauteilkörpers. Das Substrat (6) als erste Elektrode, die zweite Elektrode (9) und die beiden Tunnelbarrieren (10) bilden eine Quanteninformationseinheit mit zwei Josephson-Kontakten.
  • 8 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bauteils nach Anspruch 3 mit einem Bauteilgrundkörper und einem Bauteilkörper nach Anspruch 3, wobei der Bauteilkörper als eine an dem Bauteilgrundkörper befestigte Brückenstruktur ausgebildet ist. Der Bauteilgrundkörper umfasst ein plattenförmiges, elektrisch isolierendes Substrat (6) mit einer Aussparung (4). Der Bauteilkörper besteht aus einer supraleitfähigen NF-Übertragungsleitung (11). Der Bauteilkörper ist über 14 Verankerungsbereiche (3) am Bauteilgrundkörper befestigt, erstreckt sich ansonsten freitragend und verbindet die 14 Verankerungsbereiche (3) paarweise miteinander. Die Brückenstruktur weist eine Verankerungszahl k* = 14 auf. Der Bauteilkörper weist eine Gesamtlänge L auf und ist entlang eines Längenabschnitts mit einer Gesamtabschnittslänge L* = L als eine an dem Bauteilgrundkörper befestigte Brückenstruktur ausgebildet. Der Flächeninhalt der Grenzfläche des Bauteilkörpers beträgt 5% des Flächeninhalts der Oberfläche des Bauteilkörpers. Eine erste supraleitfähige Elektrode (8), eine zweite supraleitfähige Elektrode (9) und zwei dünne, elektrisch isolierende Tunnelbarrieren (10) bilden eine Quanteninformationseinheit mit zwei zu einem Ring verschalteten Josephson-Kontakten. Die NF-Übertragungsleitung (11) ist induktiv an die Quanteninformationseinheit gekoppelt. Die NF-Übertragungsleitung (11) kann zur Ausbildung und Kontrolle eines durch die Ringöffnung der Quanteninformationseinheit verlaufenden magnetischen Flusses genutzt werden, wodurch sich wiederum innere Energieniveaus der Quanteninformationseinheit kontrollieren lassen.
  • 9 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bauteils nach Anspruch 5 mit einem Bauteilgrundkörper und einem Bauteilkörper nach Anspruch 5, wobei der Bauteilkörper als eine an dem Bauteilgrundkörper befestigte Brückenstruktur ausgebildet ist. Der Bauteilgrundkörper umfasst ein plattenförmiges, elektrisch isolierendes Substrat (6) und 4 elektrisch isolierende Abstandshalter (7), an welchen der Bauteilkörper befestigt ist. Der Bauteilkörper besteht aus einem supraleitfähigen, durch eine Übertragungsleitung gebildeten Innenleiter (12) eines λ/2-Leitungsresonators. In einer alternativen Ausführungsform des Bauteils kann mindestens einer der 4 Abstandshalter (7), an welchen der Bauteilkörper befestigt ist, supraleitfähig ausgebildet und Teil des Bauteilkörpers sein. Der Bauteilkörper ist über 4 Verankerungsbereiche (3) am Bauteilgrundkörper befestigt, erstreckt sich ansonsten freitragend und verbindet die 4 Verankerungsbereiche (3) paarweise miteinander. Die Brückenstruktur weist eine Verankerungszahl k* = 4 auf. Der Flächeninhalt der Grenzfläche des Bauteilkörpers beträgt 4% des Flächeninhalts der Oberfläche des Bauteilkörpers. Eine erste supraleitfähige Elektrode (8), eine zweite supraleitfähige Elektrode (9) und zwei dünne, elektrisch isolierende Tunnelbarrieren (10) bilden eine Quanteninformationseinheit mit zwei zu einem Ring verschalteten Josephson-Kontakten. Die Quanteninformationseinheit ist über 4 elektrisch isolierende Abstandshalter (7) am Bauteilgrundkörper befestigt. Der Innenleiter (12) des λ/2-Leitungsresonators ist induktiv an die Quanteninformationseinheit gekoppelt. Zwei supraleitfähige Innenleiter (13) zweier supraleitfähiger HF-Übertragungsleitungen sind jeweils über 2 elektrisch isolierende Abstandshalter (7) am Bauteilgrundkörper befestigt. Die beiden Innenleiter (13) der HF-Übertragungsleitungen sind jeweils kapazitiv an den Innenleiter (12) des λ/2-Leitungsresonators gekoppelt. Die beiden Innenleiter (13) der HF-Übertragungsleitungen und der Innenleiter (12) des λ/2-Leitungsresonators können zur Ausbildung, zur Manipulation und zum Auslesen von kohärenten Zuständen innerhalb der Quanteninformationseinheit verwendet werden. Ein supraleitfähiges Gehäuse (14) umschließt einen Hohlraum (15) und ist am Bauteilgrundkörper befestigt. Um das Innere des Gehäuses (14) zu zeigen, ist in der isometrischen Teilansicht von 9A das Gehäuse (14) geöffnet dargestellt. Die beiden Innenleiter (13) der HF-Übertragungsleitungen sind jeweils durch eine Öffnung (16) im Gehäuse (14) geführt. Das Gehäuse (14) umschließt den Bauteilkörper und die Quanteninformationseinheit jeweils vollständig. Das Gehäuse (14) umschließt die beiden Innenleiter (13) der HF-Übertragungsleitungen jeweils teilweise. Das Gehäuse (14) bildet den Außenleiter des λ/2-Leitungsresonators und der beiden HF-Übertragungsleitungen. Das Gehäuse (14) schirmt den Bauteilkörper elektromagnetisch ab.
  • 10 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bauteils nach Anspruch 6 mit einem Bauteilgrundkörper und einem Bauteilkörper nach Anspruch 6, wobei der Bauteilkörper als eine an dem Bauteilgrundkörper befestigte Brückenstruktur ausgebildet ist. Der Bauteilgrundkörper umfasst ein plattenförmiges, elektrisch isolierendes Substrat (6) und 29 elektrisch isolierende Abstandshalter (7), an welchen der Bauteilkörper befestigt ist. Der Bauteilkörper besteht aus einem supraleitfähigen, durch eine Übertragungsleitung gebildeten LC-Schwingkreis (17), welcher eine durch eine Spiralspule (18) an einer Stelle konzentrierte Induktivität L und eine durch einen Interdigitalkondensator (19) an einer Stelle konzentrierte Kapazität C aufweist. In einer alternativen Ausführungsform des Bauteils kann mindestens einer der 29 Abstandshalter (7), an welchen der Bauteilkörper befestigt ist, supraleitfähig ausgebildet und Teil des Bauteilkörpers sein. Der Bauteilkörper ist über 29 Verankerungsbereiche (3) am Bauteilgrundkörper befestigt, erstreckt sich ansonsten freitragend und verbindet die 29 Verankerungsbereiche (3) paarweise miteinander. Die Brückenstruktur weist eine Verankerungszahl k* = 29 auf. Der Flächeninhalt der Grenzfläche des Bauteilkörpers beträgt 5% des Flächeninhalts der Oberfläche des Bauteilkörpers. Eine erste supraleitfähige Elektrode (8), eine zweite supraleitfähige Elektrode (9) und zwei dünne, elektrisch isolierende Tunnelbarrieren (10) bilden eine Quanteninformationseinheit mit zwei zu einem Ring verschalteten Josephson-Kontakten. Die Quanteninformationseinheit ist über 4 elektrisch isolierende Abstandshalter (7) am Bauteilgrundkörper befestigt. Der LC-Schwingkreis (17) ist induktiv an die Quanteninformationseinheit gekoppelt.
  • 11 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform eines Systems nach Anspruch 18 mit einem erfindungsgemäßen Bauteil. Eine Montageplatte (20) ist an das thermische Reservoir (21) tiefer Temperatur eines Kühlsystems thermisch gekoppelt. Ein erfindungsgemäßes Bauteil (22) ist in einen Bauteilträger (23) eingesetzt und thermisch an den Bauteilträger (23) gekoppelt. Der Bauteilträger (23) ist mittels Montageschrauben (24) an der Montageplatte (20) befestigt und thermisch an die Montageplatte (20) gekoppelt. Auf dem Bauteilträger (23) befinden sich Steckverbinder (25), deren Steckkontakte mit Leiterbahnen (26) an der Oberseite des Bauteilträgers (23) verbunden sind. Die Leiterbahnen (26) kontaktieren das Bauteil (22) elektrisch über Bonddrähte (27). Die Steckverbinder (25) können zur Einkopplung elektrischer Signale in das Bauteil (22) und zur Auskopplung elektrischer Signale von dem Bauteil (22), mit äußeren elektrischen Übertragungsleitungen verbunden werden.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung mindestens eines quantenelektronischen Bauteils, welches eine Quanteninformationseinheit aufweist. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren zur Herstellung mindestens eines erfindungsgemäßen Bauteils.
  • Mit Verfahren nach Stand der Technik lässt sich ein quantenelektronisches Bauteil mit zweidimensionalen Bauteilstrukturen, welche sich im Wesentlichen unmittelbar an der Oberfläche eines Substrats erstrecken, herstellen. Derartige Bauteilstrukturen eines quantenelektronischen Bauteils unterliegen jedoch in erhöhtem Maß parasitären elektromagnetischen Wechselwirkungen mit ihrer jeweiligen Umgebung, was zu einem erhöhten Verlust an Quanteninformation innerhalb des Bauteils führt. Entsprechend den obigen Ausführungen zu dem erfindungsgemäßen Bauteil, ermöglicht im Gegensatz dazu, ein quantenelektronisches Bauteil mit dreidimensionalen Bauteilstrukturen, welche sich zumindest teilweise von der Oberfläche eines Substrats beabstandet erstrecken, eine erhöhte elektromagnetische Entkopplung der Bauteilstrukturen von ihrer jeweiligen Umgebung, was zu einem verringerten Verlust an Quanteninformation innerhalb des Bauteils führt. Zur Herstellung mindestens eines derartigen Bauteils wird ein Verfahren benötigt. Insbesondere wird ein Verfahren zur Herstellung mindestens eines erfindungsgemäßen Bauteils benötigt.
  • Die Patentschrift WO2010/145907 A2 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung eines klassischen elektronischen Halbleiterbauteils mit dreidimensionalen Bauteilstrukturen. Das genannte Verfahren nach Stand der Technik bezieht sich ausschließlich auf ein klassisches elektronisches Halbleiterbauteil. Das genannte Verfahren nach Stand der Technik beschreibt nicht die Herstellung eines quantenelektronischen Bauteils, insbesondere wird weder aufgezeigt, wie sich eine Quanteninformationseinheit als Teil einer dreidimensionale Bauteilstruktur herstellen lässt, noch wie sich eine Quanteninformationseinheit in ein Bauteil mit dreidimensionalen Bauteilstrukturen integrieren lässt. Das erfindungsgemäße Verfahren schafft hierzu Abhilfe.
  • Das in der Patentschrift WO2010/145907 A2 beschriebene Verfahren umfasst einen ersten Verfahrensschritt, in welchem Halbleiterbauelemente, wie z. B. Transistoren oder Dioden, auf einem Halbleitersubstrat hergestellt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren muss nicht notwendigerweise den genannten Verfahrensschritt umfassen. Insbesondere kann das erfindungsgemäße Verfahren den genannten Verfahrensschritt ausschließen. Insbesondere kann das erfindungsgemäße Verfahren jedoch auch mindestens einen zusätzlichen Verfahrensschritt, in welchem mindestens ein Halbleiterbauelement, wie z. B. ein Transistor oder eine Diode, insbesondere mit Hilfe mindestens einer Prozesstechnologie, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus MOSFET, Bipolar, BiCMOS, CMOS, PMOS, NMOS, UltraCMOS, SOI, SOS, auf einem Halbleitersubstrat hergestellt wird, umfassen. Insbesondere kann dieser zusätzliche Verfahrensschritt den im Folgenden beschriebenen Verfahrensschritten vorausgehen.
  • Zur Herstellung mindestens eines quantenelektronischen Bauteils, welches eine Quanteninformationseinheit aufweist, nach dem erfindungsgemäßen Verfahren, wird in einem ersten Verfahrensschritt eine dreidimensionale Struktur, welche 2 übereinander angeordnete Leiterschichten sowie eine Dielektrikumsschicht zwischen den beiden Leiterschichten umfasst, auf einem Substrat hergestellt. In einem zweiten Verfahrensschritt wird mindestens ein Freiraum innerhalb der genannten dreidimensionalen Struktur ausgebildet. Dem ersten Verfahrensschritt kann mindestens ein zusätzlicher Verfahrensschritt vorausgehen. Zwischen dem ersten Verfahrensschritt und dem zweiten Verfahrensschritt kann mindestens ein zusätzlicher Verfahrensschritt erfolgen. Dem zweiten Verfahrensschritt kann mindestens ein zusätzlicher Verfahrensschritt nachfolgen.
  • Insbesondere kann das genannte Bauteil als erfindungsgemäßes Bauteil ausgebildet sein.
  • Insbesondere kann während der Herstellung der genannten dreidimensionalen Struktur, die genannte Quanteninformationseinheit teilweise ausgebildet werden.
  • Insbesondere kann während der Herstellung der genannten dreidimensionalen Struktur, die genannte Quanteninformationseinheit vollständig ausgebildet werden.
  • Insbesondere kann in mindestens einem zusätzlichen Verfahrensschritt nach Ausbildung des genannten Freiraums, zumindest ein Teil der genannten Quanteninformationseinheit in den genannten Freiraum eingebracht werden.
  • Insbesondere kann die in Anspruch 19 angegebene Quanteninformationseinheit als Qubit ausgebildet sein. Insbesondere kann die in Anspruch 19 angegebene Quanteninformationseinheit als Qudit ausgebildet sein. Insbesondere kann zumindest ein Teil der in Anspruch 19 angegebenen Quanteninformationseinheit supraleitfähig ausgebildet sein. insbesondere kann die in Anspruch 19 angegebene Quanteninformationseinheit einen Josephson-Kontakt umfassen. Insbesondere kann die in Anspruch 19 angegebene Quanteninformationseinheit mehrere miteinander verschaltete Josephson-Kontakte umfassen. Insbesondere kann die in Anspruch 19 angegebene Quanteninformationseinheit mindestens eine Ausführungsform, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Supraleiter-Qubit/Qudit, Ladungs-Qubit/Qudit, Phasen-Qubit/Qudit, Fluss-Qubit/Qudit, Transmon-Qubit/Qudit, Qubit/Qudit mit mindestens einem Josephson-Kontakt, Qubit/Qudit mit mindestens einem SIS-Josephson-Kontakt, wobei „S” einen Supraleiter und „I” einen Isolator bezeichnet, Qubit/Qudit mit mindestens einem SNS-Josephson-Kontakt, wobei „S” einen Supraleiter und „N” einen Normalleiter bezeichnet, Qubit/Qudit mit mindestens einem SINS-Josephson-Kontakt, wobei „S” einen Supraleiter, „I” einen Isolator und „N” einen Normalleiter bezeichnet, Qubit/Qudit mit mindestens einem SINIS-Josephson-Kontakt, wobei „S” einen Supraleiter, „I” einen Isolator und „N” einen Normalleiter bezeichnet, Qubit/Qudit mit mindestens einem SFS-Josephson-Kontakt, wobei „S” einen Supraleiter und „F” einen Ferromagneten bezeichnet, Qubit/Qudit mit mindestens einem SIFS-Josephson-Kontakt, wobei „S” einen Supraleiter, „I” einen Isolator und „F” einen Ferromagneten bezeichnet, Qubit/Qudit mit mindestens einem SsS-Josephson-Kontakt, wobei „S” einen Supraleiter und „s” einen verengten Supraleiter bezeichnet, Qubit/Qudit mit mindestens einem Al/Al2O3/Al-Josephson-Kontakt, Qubit/Qudit mit mindestens einem Nb/Al2O3/Nb-Josephson-Kontakt, Qubit/Qudit mit mindestens einem Nb/Al/Al2O3/Nb-Josephson-Kontakt, Qubit/Qudit mit mindestens einem TiN/Al2O3/TiN-Josephson-Kontakt, Qubit/Qudit mit mindestens einem TiN/Al/Al2O3/TiN-Josephson-Kontakt, Qubit/Qudit mit mindestens einem MgB2/Al2O3/MgB2-Josephson-Kontakt, Qubit/Qudit mit mindestens einem MgB2/Al/Al2O3/MgB2-Josephson-Kontakt, aufweisen. Der letztgenannte Satz ist so zu verstehen, als stünde der Satz in zweifacher Ausführung in der Beschreibung, wobei in der ersten Ausführung jeder Ausdruck „Qubit/Qudit” mit dem Ausdruck „Qubit” und in der zweiten Ausführung jeder Ausdruck „Qubit/Qudit” mit dem Ausdruck „Qudit” ersetzt ist.
  • Die in Anspruch 19 angegebene dreidimensionale Struktur muss nicht notwendigerweise in sich zusammenhängend ausgebildet sein. Insbesondere kann die in Anspruch 19 angegebene Struktur auch mindestens 2 paarweise nicht aneinanderhängende Teilstrukturen umfassen. Insbesondere kann die in Anspruch 19 angegebene Struktur jedoch auch in sich zusammenhängend ausgebildet sein.
  • Der Begriff „Leiterschicht” bezeichnet eine Schicht aus elektrisch leitfähigem Material, wobei diese Schicht strukturiert oder unstrukturiert ausgebildet sein kann. Insbesondere kann mindestens eine der in Anspruch 19 angegebenen Leiterschichten aus supraleitfähigem Material gebildet sein. Insbesondere kann mindestens eine der in Anspruch 19 angegebenen Leiterschichten aus Metall gebildet sein. Beispielsweise kann mindestens eine der in Anspruch 19 angegebenen Leiterschichten aus Al, Nb oder TiN gebildet sein. Insbesondere kann mindestens eine der in Anspruch 19 angegebenen Leiterschichten als Schicht mit mehreren Teilschichten aus elektrisch leitfähigem Material ausgebildet sein. Insbesondere kann mindestens eine der genannten Teilschichten aus supraleitfähigem Material gebildet sein. Insbesondere kann mindestens eine der genannten Teilschichten aus metallischem Material gebildet sein. Beispielsweise kann mindestens eine der genannten Teilschichten aus Al, Nb oder TiN gebildet sein. Insbesondere kann mindestens eine der in Anspruch 19 angegebenen Leiterschichten eine Schichtdicke im Bereich von 100 nm bis 1000 nm, vorzugsweise 200 nm bis 900 nm, besonders vorzugsweise 300 nm bis 800 nm, hoch vorzugsweise 400 nm bis 700 nm, höchst vorzugsweise 500 nm bis 600 nm, aufweisen.
  • Der Begriff „Dielektrikumsschicht” bezeichnet eine Schicht aus dielektrischem Material, wobei diese Schicht strukturiert oder unstrukturiert ausgebildet sein kann. Insbesondere kann die in Anspruch 19 angegebene Dielektrikumsschicht aus Oxid, gebildet sein. Beispielsweise kann die in Anspruch 19 angegebene Dielektrikumsschicht aus SiO2 gebildet sein. Insbesondere kann die in Anspruch 19 angegebene Dielektrikumsschicht als Schicht mit mehreren Teilschichten aus dielektrischem Material ausgebildet sein. Insbesondere kann mindestens eine der genannten Teilschichten aus Oxid gebildet sein. Beispielsweise kann mindestens eine der genannten Teilschichten aus SiO2 gebildet sein. Insbesondere kann die in Anspruch 19 angegebene Dielektrikumsschicht eine Schichtdicke im Bereich von 500 nm bis 1400 nm, vorzugsweise 600 nm bis 1300 nm, besonders vorzugsweise 700 nm bis 1200 nm, hoch vorzugsweise 800 nm bis 1100 nm, höchst vorzugsweise 900 nm bis 1000 nm, aufweisen.
  • Insbesondere kann die in Anspruch 19 angegebene dreidimensionale Struktur i übereinander angeordnete Leiterschichten sowie für jedes Paar von direkt übereinander angeordneten der genannten i Leiterschichten eine jeweilige Dielektrikumsschicht zwischen den beiden Leiterschichten des jeweiligen Paars, umfassen, wobei der Parameter „i” eine natürliche Zahl grösser 2 (i > 2) bezeichnet und vorzugsweise i > 3, besonders vorzugsweise i > 4, hoch vorzugsweise i > 5, höchst vorzugsweise i > 6, gilt. Insbesondere kann die in Anspruch 19 angegebene dreidimensionale Struktur zudem für mindestens ein Paar, insbesondere für jedes Paar von direkt übereinander angeordneten der genannten i Leiterschichten j jeweilige Dielektrikumsschichten zwischen den beiden Leiterschichten des jeweiligen Paars, umfassen, wobei der Parameter „j” eine natürliche Zahl grösser 1 (j > 1) bezeichnet und vorzugsweise j > 2, besonders vorzugsweise j > 3, hoch vorzugsweise j > 4, höchst vorzugsweise j > 5, gilt. Insbesondere kann jede der genannten i Leiterschichten mindestens eines der oben genannten Merkmale, welche mindestens eine der in Anspruch 19 angegebenen Leiterschichten insbesondere aufweisen kann, aufweisen. Insbesondere kann jede der genannten j Dielektrikumsschichten mindestens eines der oben genannten Merkmale, welche die in Anspruch 19 angegebene Dielektrikumsschicht insbesondere aufweisen kann, aufweisen.
  • Insbesondere kann das in Anspruch 19 angegebene Substrat als Halbleitersubstrat ausgebildet sein. Insbesondere kann das in Anspruch 19 angegebene Substrat aus mindestens einem Material, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Si, Ge, SiGe, GaAs, GaN, Al2O3, Saphir, gebildet sein. Insbesondere kann das in Anspruch 19 angegebene Substrat als Halbleitersubstrat mit mindestens einer zusätzlichen, auf dem genannten Halbleitersubstrat aufgebrachten Schicht bezeichnen. Insbesondere kann die genannte Schicht aus mindestens einem Material, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus SiO2, Si3N4, SiC, Al2O3, polykristallines Si (p-Si), amorphes Si (a-Si), gebildet sein.
  • Der Begriff „Freiraum” bezeichnet ein festkörperfreies Volumen und schliesst per Definition den Begriff „Hohlraum” ein. Der Begriff „Hohlraum” bezeichnet einen Freiraum, welcher von mindestens einer wand, welche insbesondere mindestens eine Zugangsöffnung aufweisen kann, umschlossen ist. Insbesondere kann der in Anspruch 19 angegebene Freiraum als Hohlraum ausgebildet werden, wobei insbesondere gelten kann, dass das Volumen des genannten Hohlraums mehr als 1 μm3, vorzugsweise mehr als 10 μm3, besonders vorzugsweise mehr als 100 μm3, hoch vorzugsweise mehr als 1000 μm3, höchst vorzugsweise mehr als 10000 μm3, beträgt.
  • In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des in Anspruch 19 angegebenen Verfahrens wird der in Anspruch 19 angegebene Freiraum unter Verwendung von Wasserstofffluorid(HF)-Gas ausgebildet. Insbesondere kann der in Anspruch 19 angegebene Freiraum jedoch auch unter Verwendung einer HF-haltigen Lösung ausgebildet werden. Insbesondere kann der in Anspruch 19 angegebene Freiraum auch unter kombinierter Verwendung von HF-Gas und einer HF-haltigen Lösung ausgebildet werden. HF-Gasphasenätzen und HF-Nassätzen ermöglichen jeweils die Ausbildung eines Freiraums durch Opferoxidätzen. Beispielsweise kann eine Dielektrikumsschicht aus SiO2 zwischen zwei Leiterschichten aus Al zunächst als Abstandshalter für die beiden Leiterschichten und anschließend als Opferschicht verwendet und mittels HF-Gasphasenätzen teilweise oder vollständig entfernt werden. HF-Gasphasenätzen weist dabei mehrere Vorteile gegenüber HF-Nassätzen auf. HF-Gasphasenätzen ermöglicht Opferoxidätzen mit hoher Ätzselektivität zwischen Oxiden und Metallen, z. B. wird SiO2 stark, Al dagegen nicht oder lediglich sehr schwach angegriffen. HF-Gasphasenätzen ermöglicht zudem Opferoxidätzen mit hoher Eindringfähigkeit, es können auch sehr feingliedrige Strukturen vollständig von Oxid freigelegt werden. HF-Gasphasenätzen ermöglicht zudem Opferoxidätzen ohne einem Zusammenhaften von freigelegten Strukturen während einer Trocknung der Strukturen nach einem Nassätzvorgang, da in Gasen, im Gegensatz zu Flüssigkeiten, keine Oberflächenkräfte, welche auf die Strukturen wirken können, auftreten.
  • Insbesondere kann die in Anspruch 19 angegebene dreidimensionale Struktur eine Dielektrikumsschicht aus gegenüber HF-Gas beständigem Material, wie z. B. SiC, Al2O3, Si, umfassen. Unter einem „gegenüber HF-Gas beständigem Material” ist ein Material, welches nicht oder nur geringfügig von HF-Gas angegriffen wird, zu verstehen. Ein gegenüber HF-Gas beständiges Material ermöglicht die Ausbildung einer elektrisch isolierenden Dichtung, z. B. zwischen dem Innenleiter und dem Außenleiter einer HF-Übertragungsleitung. Eine elektrisch isolierende Dichtung ermöglicht wiederum die Ausbildung einer hermetisch gedichteten Leiterdurchführung für ein hermetisch gedichtetes Gehäuse.
  • Insbesondere kann die in Anspruch 19 angegebene dreidimensionale Struktur eine mittels Atomlagenabscheidung (ALD) abgeschiedene Dielektrikumsschicht umfassen. Eine mittels ALD abgeschiedene Schicht aus gegenüber HF-Gas beständigem Material ist gegenüber HF-Gas besonders beständig, da eine mittels ALD abgeschiedene Schicht sehr dicht gepackt ist. Eine gegenüber HF-Gas beständige Schicht ermöglicht den Schutz eines gegenüber HF-Gas unbeständigen Materials, wie z. B. SiO2, durch Bedeckung des zu schützenden Materials durch die gegenüber HF-Gas beständige Schicht.
  • Insbesondere kann die in Anspruch 19 angegebene dreidimensionale Struktur eine Durchkontaktierung, welche mindestens 2 Leiterschichten der genannten dreidimensionalen Struktur elektrisch leitfähig miteinander verbindet, umfassen. Insbesondere kann die in Anspruch 19 angegebene dreidimensionale Struktur eine Vielzahl von Durchkontaktierungen, welche jeweils mindestens 2 jeweilige Leiterschichten der genannten dreidimensionalen Struktur elektrisch leitfähig miteinander verbinden, umfassen. Insbesondere kann die in Anspruch 19 angegebene dreidimensionale Struktur eine sich fortlaufend länglich erstreckende Durchkontaktierung, welche mindestens 2 Leiterschichten der genannten dreidimensionalen Struktur elektrisch leitfähig miteinander verbindet, umfassen. Insbesondere kann die in Anspruch 19 angegebene dreidimensionale Struktur eine Vielzahl von sich fortlaufend länglich erstreckenden Durchkontaktierungen, welche jeweils mindestens 2 jeweilige Leiterschichten der genannten dreidimensionalen Struktur elektrisch leitfähig miteinander verbinden, umfassen. Insbesondere kann mindestens eine der genannten Durchkontaktierungen aus supraleitfähigem Material gebildet sein. Insbesondere kann mindestens eine der genannten Durchkontaktierungen aus Metall gebildet sein. Beispielsweise kann mindestens eine der genannten Durchkontaktierungen aus Al, Nb oder TiN gebildet sein. Insbesondere kann mindestens eine der genannten Durchkontaktierungen mindestens eine zumindest teilweise äußere Umhüllung aus elektrisch leitfähigem Material aufweisen. Insbesondere kann die genannte zumindest teilweise äußere Umhüllung aus supraleitfähigem Material gebildet sein. Insbesondere kann die genannte zumindest teilweise äußere Umhüllung aus Metall gebildet sein. Beispielsweise kann die genannte zumindest teilweise äußere Umhüllung aus Al, Nb oder TiN, gebildet sein.
  • Insbesondere kann die in Anspruch 19 angegebene dreidimensionale Struktur eine Materialschicht, welche eine Öffnung aufweist und in mindestens einem zusätzlichen Verfahrensschritt nach Ausbildung des in Anspruch 19 angegebenen Freiraums als Schattenmaske verwendet wird, umfassen, wobei insbesondere gelten kann, dass die genannte Schattenmaske für mindestens eine Materialabscheidung und/oder mindestens einen Materialabtrag verwendet wird. Insbesondere kann mindestens eine Leiterschicht der in Anspruch 19 angegeben dreidimensionalen Struktur, insbesondere die oberste, insbesondere aber auch die unterste Leiterschicht der genannten dreidimensionalen Struktur, eine Öffnung aufweisen und in mindestens einem zusätzlichen Verfahrensschritt nach Ausbildung des in Anspruch 19 angegebenen Freiraums als Schattenmaske verwendet werden, wobei insbesondere gelten kann, dass die genannte Schattenmaske für mindestens eine Materialabscheidung und/oder mindestens einen Materialabtrag verwendet wird. Beispielsweise kann mindestens eine der genannten Schattenmasken für mindestens eine strukturierte Materialabscheidung, z. B. mittels Elektronenstrahlverdampfung, zur zumindest teilweisen Ausbildung mindestens einer Bauteilkomponente innerhalb des in Anspruch 19 angegebenen Freiraums verwendet werden. Beispielsweise kann mindestens eine der genannten Schattenmasken für mindestens einen strukturierten Materialabtrag, z. B. mittels Ionenstrahlätzen, zur zumindest teilweisen Abtragung mindestens einer Bauteilkomponente innerhalb des in Anspruch 19 angegebenen Freiraums verwendet werden.
  • Insbesondere kann in mindestens einem zusätzlichen Verfahrensschritt, insbesondere zwischen Herstellung der in Anspruch 19 angegebenen dreidimensionalen Struktur und Ausbildung des in Anspruch 19 angegebenen Freiraums, insbesondere aber auch nach Ausbildung des in Anspruch 19 angegebenen Freiraums, von der Rückseite des in Anspruch 19 angegebenen Substrats ausgehend, mindestens eine Öffnung, z. B. mittels reaktivem Ionentiefenätzen (DRIE) oder KOH-Nassätzen, in das genannte Substrat eingebracht werden.
  • Insbesondere kann in mindestens einem zusätzlichen Verfahrensschritt, insbesondere nach Ausbildung des in Anspruch 19 angegebenen Freiraums, insbesondere aber auch während der Ausbildung der in Anspruch 19 angegebenen dreidimensionalen Struktur, mindestens eine Elektrode mindestens eines innerhalb des genannten Freiraums auszubildenden Josephson-Kontakts zumindest teilweise, z. B. mittels Ionenstrahlätzen, abgetragen werden.
  • Insbesondere kann in mindestens einem zusätzlichen Verfahrensschritt, insbesondere nach Ausbildung des in Anspruch 19 angegebenen Freiraums, insbesondere aber auch während der Ausbildung der in Anspruch 19 angegebenen dreidimensionalen Struktur, mindestens eine Elektrode mindestens eines innerhalb des genannten Freiraums auszubildenden Josephson-Kontakts unter Verwendung von O2-Gas, insbesondere unter Verwendung einer Mischung aus O2-Gas und mindestens einer zusätzlichen Gaskomponente, insbesondere Inertgaskomponente, wie z. B. Ar oder N2, oxidiert werden.
  • Insbesondere kann in mindestens einem zusätzlichen Verfahrensschritt, insbesondere nach Ausbildung des in Anspruch 19 angegebenen Freiraums, insbesondere aber auch während der Ausbildung der in Anspruch 19 angegebenen dreidimensionalen Struktur, mindestens eine Elektrode mindestens eines innerhalb des genannten Freiraums auszubildenden Josephson-Kontakts zumindest teilweise, z. B. mittels Elektronenstrahlverdampfung, abgeschieden werden.
  • Insbesondere kann in mindestens einem zusätzlichen Verfahrensschritt, insbesondere nach Ausbildung des in Anspruch 19 angegebenen Freiraums, insbesondere aber auch während der Ausbildung der in Anspruch 19 angegebenen dreidimensionalen Struktur, mindestens eine Tunnelbarriere mindestens eines innerhalb des genannten Freiraums auszubildenden Josephson-Kontakts, mittels ALD abgeschieden werden.
  • Insbesondere kann die in Anspruch 19 angegebene dreidimensionale Struktur zwei direkt übereinander angeordnete Materialschichten, welche jeweils eine Öffnung aufweisen, umfassen, wobei die Öffnung in der einen der beiden Materialschichten zu der Öffnung in der anderen der beiden Materialschichten seitlich versetzt angeordnet ist und in mindestens einem zusätzlichen Verfahrensschritt nach Ausbildung des in Anspruch 19 angegebenen Freiraums verschlossen wird. Insbesondere können zwei direkt übereinander angeordnete Leiterschichten der in Anspruch 19 angegebenen dreidimensionalen Struktur, insbesondere die beiden obersten, insbesondere aber auch die beiden untersten Leiterschichten der genannten dreidimensionalen Struktur, jeweils eine Öffnung aufweisen, wobei die Öffnung in der einen der beiden Leiterschichten zu der Öffnung in der anderen der beiden Leiterschichten seitlich versetzt angeordnet ist und in mindestens einem zusätzlichen Verfahrensschritt nach Ausbildung des in Anspruch 19 angegebenen Freiraums verschlossen wird.
  • Insbesondere kann die in Anspruch 19 angegebene dreidimensionale Struktur eine Öffnung, welche in mindestens einem zusätzlichen Verfahrensschritt nach Ausbildung des in Anspruch 19 angegebenen Freiraums verschlossen wird, aufweisen. Insbesondere kann mindestens eine Leiterschicht der in Anspruch 19 angegeben dreidimensionalen Struktur, insbesondere die oberste, insbesondere aber auch die unterste Leiterschicht der genannten dreidimensionalen Struktur, eine Öffnung, welche in mindestens einem zusätzlichen Verfahrensschritt nach Ausbildung des in Anspruch 19 angegebenen Freiraums verschlossen wird, aufweisen.
  • Insbesondere kann die in Anspruch 19 angegebene dreidimensionale Struktur eine Öffnung, welche in mindestens einem zusätzlichen Verfahrensschritt nach Ausbildung des in Anspruch 19 angegebenen Freiraums mittels Schrägabscheidung verschlossen wird, aufweisen. Insbesondere kann mindestens eine Leiterschicht der in Anspruch 19 angegeben dreidimensionalen Struktur, insbesondere die oberste, insbesondere aber auch die unterste Leiterschicht der genannten dreidimensionalen Struktur, eine Öffnung, welche in mindestens einem zusätzlichen Verfahrensschritt nach Ausbildung des in Anspruch 19 angegebenen Freiraums mittels Schrägabscheidung verschlossen wird, aufweisen. Der Begriff „Schrägabscheidung” bezeichnet eine gerichtete Materialabscheidung, z. B. mittels Elektronenstrahlverdampfung, auf ein Bauteil mit einem, sich im Wesentlichen entlang einer Ebene erstreckenden Substrat, wobei diese Materialabscheidung unter mindestens einem Winkel schräg zu der genannten Ebene erfolgt. Eine Schrägabscheidung kann z. B. unter mindestens einem spitzen Winkel im Bereich 10–80° zu der genannten Ebene erfolgen. Eine Schrägabscheidung kann z. B. unter mindestens einem spitzen Winkel im Bereich 20–70° zu der genannten Ebene erfolgen. Eine Schrägabscheidung kann z. B. unter einem spitzen Winkel im Bereich 30–60° zu der genannten Ebene erfolgen. Der Begriff „Senkrechtabscheidung” bezeichnet dagegen eine gerichtete Materialabscheidung, z. B. mittels Elektronenstrahlverdampfung, auf ein Bauteil mit einem, sich im Wesentlichen entlang einer Ebene erstreckenden Substrat, wobei diese Materialabscheidung im Wesentlichen orthogonal zu der genannten Ebene erfolgt.
  • Insbesondere kann in mindestens einem zusätzlichen Verfahrensschritt nach Ausbildung des in Anspruch 19 angegebenen Freiraums mindestens eine Passivierungsschicht, z. B. aus SiO2 oder Si3N4, auf dem in Anspruch 19 angegebenen Bauteil abgeschieden werden.
  • Insbesondere kann in mindestens einem zusätzlichen Verfahrensschritt nach Ausbildung des in Anspruch 19 angegebenen Freiraums das in Anspruch 19 angegebene Substrat mittels Laserschneiden zerteilt werden.
  • Weitere Merkmale und Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens werden anhand der schematischen Zeichnungen erläutert. Es zeigt:
  • 12 eine beispielhafte Ausführungsform eines mit einem Verfahren nach Stand der Technik hergestellten, quantenelektronischen Bauteils nach Stand der Technik, im Einzelnen 12A) eine isometrische Ansicht des Bauteils, 12B) eine Aufsicht des Bauteils, 12C) einen ersten Längsschnitt des Bauteils, 12D) einen ersten Querschnitt des Bauteils, 12E) einen zweiten Längsschnitt des Bauteils, 12F) einen zweiten Querschnitt des Bauteils,
  • 13 eine beispielhafte Ausführungsform eines mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten, erfindungsgemäßen Bauteils, im Einzelnen 13A bis N) isometrische Teilansichten des Bauteils, 13O) eine isometrische Ansicht des Bauteils, 13P) eine Aufsicht des Bauteils, 13Q) einen ersten Längsschnitt des Bauteils, 13R) einen ersten Querschnitt des Bauteils, 13S) einen zweiten Längsschnitt des Bauteils, 13T) einen zweiten Querschnitt des Bauteils, 13U) einen dritten Längsschnitt des Bauteils und 13V) einen dritten Querschnitt des Bauteils,
  • 14 eine weitere beispielhafte Ausführungsform eines mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten, erfindungsgemäßen Bauteils, im Einzelnen 14A) eine isometrische Ansicht des Bauteils, 14B) eine Aufsicht des Bauteils, 14C) einen Längsschnitt des Bauteils und 14D) einen Querschnitt des Bauteils,
  • 15 eine weitere beispielhafte Ausführungsform eines mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten, erfindungsgemäßen Bauteils, im Einzelnen 15A) eine isometrische Ansicht des Bauteils, 15B) eine Aufsicht des Bauteils, 15C) einen Längsschnitt des Bauteils und 15D) einen Querschnitt des Bauteils,
  • 16 eine weitere beispielhafte Ausführungsform eines mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten, erfindungsgemäßen Bauteils, im Einzelnen 16A) eine isometrische Ansicht des Bauteils, 16B) eine Aufsicht des Bauteils, 16C) einen Längsschnitt des Bauteils und 16D) einen Querschnitt des Bauteils,
  • 17 eine weitere beispielhafte Ausführungsform eines mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten, erfindungsgemäßen Bauteils, im Einzelnen 17A) eine isometrische Ansicht des Bauteils, 17B) eine Aufsicht des Bauteils, 17C) einen Längsschnitt des Bauteils und 17D) einen Querschnitt des Bauteils,
  • 18 eine weitere beispielhafte Ausführungsform eines mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten, erfindungsgemäßen Bauteils, im Einzelnen 18A) eine isometrische Ansicht des Bauteils, 18B) eine Aufsicht des Bauteils, 18C) einen Längsschnitt des Bauteils und 18D) einen Querschnitt des Bauteils,
  • 19 eine beispielhafte Ausführungsform eines mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Bauteils, im Einzelnen 19A) eine isometrische Ansicht des Bauteils, 19B) eine Aufsicht des Bauteils, 19C) einen Längsschnitt des Bauteils und 19D) einen Querschnitt des Bauteils,
  • 20 eine weitere beispielhafte Ausführungsform eines mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Bauteils, im Einzelnen 20A) eine isometrische Ansicht des Bauteils, 20B) eine Aufsicht des Bauteils, 20C) einen Längsschnitt des Bauteils und 20D) einen Querschnitt des Bauteils,
  • 21 eine weitere beispielhafte Ausführungsform eines mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Bauteils, im Einzelnen 21A) eine isometrische Ansicht des Bauteils, 21B) eine Aufsicht des Bauteils, 21C) einen Längsschnitt des Bauteils und 21D) einen Querschnitt des Bauteils und
  • 22 eine weitere beispielhafte Ausführungsform eines mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Bauteils, im Einzelnen 22A) eine isometrische Ansicht des Bauteils, 22B) eine Aufsicht des Bauteils, 22C) einen Längsschnitt des Bauteils und 22D) einen Querschnitt des Bauteils.
  • 12 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform eines mit einem Verfahren nach Stand der Technik hergestellten, quantenelektronischen Bauteils nach Stand der Technik. Zur Herstellung des Bauteils wird in einem ersten Verfahrensschritt eine erste strukturierte, supraleitfähige Schicht auf einem elektrisch isolierenden Substrat (6) abgeschieden. Teile der ersten strukturierten Schicht bilden den supraleitfähigen Innenleiter (12) eines λ/2-Leitungsresonators, 2 supraleitfähige Innenleiter (13) zweier HF-Übertragungsleitungen, eine supraleitfähige NF-Übertragungsleitung (11) und eine supraleitfähige Massefläche (28). Die beiden Innenleiter (13) der HF-Übertragungsleitungen sind jeweils mit einem Kontaktpad (29) verbunden. Die NF-Übertragungsleitung (11) ist mit 2 Kontaktpads (29) verbunden. Die beiden Innenleiter (13) der HF-Übertragungsleitungen sind jeweils kapazitiv an den Innenleiter (12) des λ/2-Leitungsresonators gekoppelt. Die Massefläche (28) bildet einen Außenleiter des λ/2-Leitungsresonators und der beiden HF-Übertragungsleitungen. In einem zweiten Verfahrensschritt wird zunächst eine zweite strukturierte, supraleitfähige Schicht aus oxidierbarem Material auf dem Substrat (6) abgeschieden. Die zweite strukturierte Schicht bildet eine erste supraleitfähige Elektrode (8). Anschließend wird die erste Elektrode (8) mittels O2-Gas oxidiert, wodurch eine typischerweise wenige Atomlagen dünne Oxidschicht an der freiliegenden Oberfläche der ersten Elektrode (8) gebildet wird. Anschließend wird eine dritte strukturierte, supraleitfähige Schicht teilweise auf dem Substrat (6) und teilweise auf der oxidierten ersten Elektrode (8) abgeschieden. Die dritte strukturierte Schicht bildet eine zweite supraleitfähige Elektrode (9). Die zweite Elektrode (9) überlappt an zwei Stellen mit der oxidierten ersten Elektrode (8). An den genannten Stellen bildet die Oxidschicht an der Oberfläche der ersten Elektrode (8) jeweils eine elektrisch isolierende Tunnelbarriere (10), durch welche die erste Elektrode (8) und die zweite Elektrode (9) voneinander getrennt sind. Die erste Elektrode (8), die zweite Elektrode (9) und die beiden Tunnelbarrieren (10) bilden zwei zu einem Ring verschaltete Josephson-Kontakte. Die beiden zu einem Ring verschalteten Josephson-Kontakte bilden eine Quanteninformationseinheit.
  • 13 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform eines, mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten, erfindungsgemäßen Bauteils.
  • In einem ersten Verfahrensschritt wird eine dreidimensionale Struktur mit 6 Leiterschichten (30, 31, 32, 33, 34, 35), 5 Dielektrikumsschichten (36, 37, 38, 39, 40) sowie Durchkontaktierungen (41) zwischen jeweils 2 direkt übereinander angeordneten der 6 Leiterschichten (30, 31, 32, 33, 34, 35), auf einem Substrat (6) hergestellt. Das Substrat (6) besteht aus Si. Die erste Leiterschicht (30), die zweite Leiterschicht (31), die vierte Leiterschicht (33), die fünfte Leiterschicht (34) und die sechste Leiterschicht (35) bestehen jeweils aus Al und weisen jeweils eine Schichtdicke von ca. 500 nm auf. Die dritte Leiterschicht (32) besteht aus einer unteren Teilschicht und einer oberen Teilschicht, wobei die untere Teilschicht aus Al besteht und eine Schichtdicke von ca. 500 nm aufweist und die obere Teilschicht aus TiN besteht und eine Schichtdicke von ca. 50 nm aufweist. Die beiden Teilschichten der dritten Leiterschicht (32) sind in den Abbildungen nicht gesondert dargestellt. Alle 5 Dielektrikumsschichten (36, 37, 38, 39, 40) bestehen aus SiO2 und weisen zwischen jeweils 2 direkt übereinander angeordneten der 6 Leiterschichten (30, 31, 32, 33, 34, 35) eine jeweilige Schichtdicke von ca. 1000 nm auf. Alle Durchkontaktierungen (41) bestehen aus Al und weisen zwischen jeweils 2 direkt übereinander angeordneten der 6 Leiterschichten (30, 31, 32, 33, 34, 35) ebenso eine jeweilige Schichtdicke von ca. 1000 nm auf. Alle Durchkontaktierungen (41) weisen einen Durchmesser von ca. 250 nm auf.
  • Teile der dritten Leiterschicht (32) bilden den supraleitfähigen Innenleiter (12) eines λ/2-Leitungsresonators, 2 supraleitfähige Innenleiter (13) zweier HF-Übertragungsleitungen und eine supraleitfähige NF-Übertragungsleitung (11). Die beiden Innenleiter (13) der HF-Übertragungsleitungen sind jeweils mit einem Kontaktpad (29) verbunden. Die NF-Übertragungsleitung (11) ist mit 2 Kontaktpads (29) verbunden. Die beiden Innenleiter (13) der HF-Übertragungsleitungen sind jeweils kapazitiv an den Innenleiter (12) des λ/2-Leitungsresonators gekoppelt. Teile der 6 Leiterschichten (30, 31, 32, 33, 34, 35) bilden zusammen mit sich fortlaufend länglich erstreckenden Durchkontaktierungen (44), supraleitfähige Masseflächen (28). Die Masseflächen (28) bilden einen Außenleiter des λ/2-Leitungsresonators und der beiden HF-Übertragungsleitungen. Die Masseflächen (28) bilden zudem Wände eines Gehäuses, welches im Inneren des Gehäuses angeordnete Bauteilkomponenten elektromagnetisch abschirmt. Ein Teil der zweiten Leiterschicht (31) bildet eine erste supraleitfähige Elektrode (8) einer in einem nachfolgenden Verfahrensschritt auszubildenden Quanteninformationseinheit. Ein Teil der dritten Leiterschicht (32) bildet einen ersten Teil einer zweiten supraleitfähigen Elektrode (9) der in einem nachfolgenden Verfahrensschritt auszubildenden Quanteninformationseinheit.
  • Zur Ausbildung der ersten Leiterschicht (30) wird zunächst, z. B. mittels physikalischer Gasphasenabscheidung (PVD), eine Schicht aus Al auf dem Substrat (6) abgeschieden und anschließend, z. B. mittels Photolithographie und Trockenätzen, strukturiert. Zur Ausbildung der ersten Dielektrikumsschicht (36) wird zunächst eine Schicht aus SiO2, z. B. mittels chemischer Gasphasenabscheidung (CVD), auf der strukturierten ersten Leiterschicht (30) abgeschieden, woraufhin Unebenheiten der abgeschiedenen Dielektrikumsschicht (36), aufgrund der darunterliegenden, strukturierten ersten Leiterschicht (30), z. B. mittels chemisch-mechanischen Polieren (CMP), beseitigt werden. Zur Ausbildung von Durchkontaktierungen (41) zwischen der ersten Leiterschicht (30) und der zweiten Leiterschicht (31) wird die erste Dielektrikumsschicht (36) zunächst, z. B. mittels Photolithographie und Trockenätzen, an mehreren Stellen bis zur darunterliegenden ersten Leiterschicht (30) geöffnet, woraufhin die entstandenen Öffnungen in der ersten Dielektrikumsschicht (36) durch Abscheidung einer oder mehrerer Schichten aus Al, z. B. mittels CVD und/oder PVD, gefüllt werden, woraufhin außerhalb der gefüllten Öffnungen abgeschiedenes Al mittels CMP entfernt wird. Zur Ausbildung der verbleibenden 5 Leiterschichten (31, 32, 33, 34, 35), der verbleibenden 4 Dielektrikumsschichten (37, 38, 39, 40) sowie von Durchkontaktierungen (41) zwischen den verbleibenden 5 Leiterschichten (31, 32, 33, 34, 35) werden die oben beschriebenen Verfahrensschritte entsprechend wiederholt. Zur Ausbildung der dritten Leiterschicht (32) wird nach Abscheidung einer unteren Teilschicht aus Al zusätzliche eine obere Teilschicht aus TiN abgeschieden.
  • In einem zweiten Verfahrensschritt wird ein Hohlraum (15) innerhalb der dreidimensionalen Struktur ausgebildet, indem die 5 Dielektrikumsschichten (36, 37, 38, 39, 40) mittels HF-Gasphasenätzen teilweise entfernt werden. Hierbei kann HF-Gas die 5 Dielektrikumsschichten (36, 37, 38, 39, 40) über Zugangsöffnungen (42) in der sechsten Leiterschicht (35) und in der fünften Leiterschicht (34) erreichen. Die 5 Dielektrikumsschichten (36, 37, 38, 39, 40) sind gegenüber HF-Gas nicht beständig. SiO2 wird von HF-Gas angegriffen. Die 6 Leiterschichten (30, 31, 32, 33, 34, 35) sowie die Durchkontaktierungen (41) sind gegenüber HF-Gas beständig. Al wird praktisch nicht von HF-Gas angegriffen, TiN wird lediglich geringfügig von HF-Gas angegriffen. Teile der 5 Dielektrikumsschichten (36, 37, 38, 39, 40), welche nicht entfernt werden sollen, werden zum Schutz vor einem Ätzangriff durch HF-Gas, von den Zugangsöffnungen (42) ausreichend beabstandet, sodass die Ätzfront (43) der HF-Gasphasenätzung bei Beendigung der HF-Gasphasenätzung einen Restabstand zu den genannten, nicht zu entfernenden Teilen aufweist. Teile der 5 Dielektrikumsschichten (36, 37, 38, 39, 40), welche nicht entfernt werden sollen, werden zudem, ebenfalls zum Schutz vor einem Ätzangriff durch HF-Gas, mit Teilen der 6, gegenüber HF-Gas beständigen Leiterschichten (30, 31, 32, 33, 34, 35) sowie mit, ebenso gegenüber HF-Gas beständigen, sich fortlaufend länglich erstreckenden Durchkontaktierungen (44) umschlossen. Eine HF-Gasphasenätzung kann z. B. bei einem HF-Partialdruck von 30 mbar und einer Temperatur von 45°C ausgeführt werden. Insbesondere kann dem HF-Gas eine geringe Menge an Alkohol oder Wasser, als Katalysator für den Ätzvorgang, beigefügt werden. Insbesondere kann das Bauteil vor Ausführung der HF-Gasphasenätzung, insbesondere in einem Vakuumofen, auf eine Temperatur von 250°C erhitzt werden, um eventuell vorhandene Verunreinigungen zu entfernen. Insbesondere kann das Bauteil nach Ausführung der HF-Gasphasenätzung, insbesondere in einem Vakuumofen, auf eine Temperatur von 250°C erhitzt werden, um während der HF-Gasphasenätzung eventuell entstandene Reaktionsprodukte und eventuell vorhandene Rückstände aufgrund von Verunreinigungen in den 5 Dielektrikumsschichten (36, 37, 38, 39, 40) zu entfernen.
  • Die 13A bis L zeigen schrittweise den Aufbau der genannten dreidimensionalen Struktur nach Ausführung des zweiten Verfahrensschritts.
  • In einem dritten Verfahrensschritt werden, zur Ausbildung der genannten Quanteninformationseinheit, im Hohlraum (15) der dreidimensionalen Struktur zwei Josephson-Kontakte hergestellt. Hierzu bildet die dritte Leiterschicht (32) eine Schattenmaske mit zwei Maskierungsöffnungen (45) über der ersten Elektrode (8). Die fünfte Leiterschicht (34) und die sechste Leiterschicht (35) bilden jeweils auch eine Schattenmaske mit einer jeweiligen länglichen Maskierungsöffnung (45) über dem ersten Teil der zweiten Elektrode (9). Zur Herstellung der Josephson-Kontakte wird zunächst eine eventuell vorhandene, unkontrolliert ausgebildete Schicht aus Al2O3 an der Oberseite der ersten Elektrode (8), in den Bereichen unter den beiden Maskierungsöffnungen (45) der dritten Leiterschicht (32), unter Vakuum, mittels Ar-Ionenstrahlätzen abgetragen. Beschleunigte Ar-Ionen erreichen die genannten Bereiche durch die jeweilige Maskierungsöffnung (45) in der sechsten Leiterschicht (35) und in der fünften Leiterschicht (34) sowie durch die Maskierungsöffnungen (45) in der dritten Leiterschicht (32). Ein Abtrag von Al2O3 mittels Ionenstrahlätzen kann z. B. bei einer Beschleunigungsspannung von 800 V bei einer Strahlstromdichte von 0.1 mA/cm2 für ca. lmin erfolgen. Anschliessend werden, ohne das Vakuum zu brechen, die von Al2O3 befreiten Bereiche der Oberseite der ersten Elektrode (8), mittels O2-Gas kontrolliert oxidiert, wodurch in den genannten Bereichen eine wenige Atomlagen dünne Schicht aus Al2O3 gebildet wird. Die Schicht aus Al2O3 bildet in den genannten Bereichen eine jeweilige elektrisch isolierende Tunnelbarriere (10) eines der beiden herzustellenden Josephson-Kontakte. Eine Oxidation von Al mittels O2-Gas kann z. B. bei einem O2-Partialdruck von 10 mbar bei einer Temperatur von 25°C über eine Zeit von 5 min erfolgen, um Josephson-Kontakte mit einer kritischen Stromdichte von ca. 20 A/cm2 herzustellen. Die obere, aus TiN bestehende Teilschicht der dritten Leiterschicht (32) wird praktisch nicht oxidiert, da TiN reaktionsträge ist und deutliche Oxidation von TiN mittels O2-Gas erst bei wesentlich höheren Temperaturen erfolgt. Anschliessend wird, ohne das Vakuum zu brechen, durch Senkrechtabscheidung mittels Elektronenstrahlverdampfung, eine Schicht (46) aus Al auf der Vorderseite des Bauteils und insbesondere, durch die jeweilige Maskierungsöffnung (45) in der sechsten Leiterschicht (35) und in der fünften Leiterschicht (34) sowie durch die Maskierungsöffnungen (45) in der dritten Leiterschicht (32), auf den beiden Tunnelbarrieren (10) und auf dem ersten Teil der zweiten Elektrode (9), gerichtet abgeschieden. Die durch Senkrechtabscheidung hergestellte Vorderseitenschicht (46) verbindet die beiden Tunnelbarrieren (10) halbringförmig, über den ersten Teil der zweiten Elektrode (9) verlaufend und bildet einen zweiten Teil der zweiten Elektrode (9) der genannten Quanteninformationseinheit. Der zweite Teil der zweiten Elektrode (9) ist mit dem ersten Teil der zweiten Elektrode (9) über die obere, aus TiN bestehende Teilschicht der dritten Leiterschicht (32) elektrisch verbunden. Die obere, aus TiN bestehende Teilschicht der dritten Leiterschicht (32) bildet für den ersten Teil der zweiten Elektrode (9) eine Schutzschicht gegenüber Oxidation mittels O2-Gas während der Ausbildung der beiden Tunnelbarrieren (10). In alternativen Ausführungsformen des Bauteils können eine oder mehrere der 6 Leiterschichten (30, 31, 32, 33, 34, 35) eine obere und/oder untere Teilschicht aus TiN, insbesondere als Schutzschicht gegenüber Oxidation, aufweisen. In alternativen Ausführungsformen des Bauteils können ebenso eine oder mehrere Durchkontaktierungen (41), insbesondere sich fortlaufend länglich erstreckende Durchkontaktierungen (44), eine äußere Umhüllung aus TiN, insbesondere als Schutzschicht gegenüber Oxidation, aufweisen. Die durch Senkrechtabscheidung hergestellte Vorderseitenschicht (46) befindet sich auch auf der sechsten Leiterschicht (35) und auf Teilen der fünften Leiterschicht (34) unter den Zugangsöffnungen (42) in der sechsten Leiterschicht (35). Die Zugangsöffnungen (42) in der fünften Leiterschicht (34) und die Zugangsöffnungen (42) in der sechsten Leiterschicht (35) sind seitlich zueinander versetzt. Auf diese Weise können die Zugangsöffnungen (42) in der sechsten Leiterschicht (35) verschlossen werden, ohne dabei unter den Zugangsöffnungen (42) in der fünften Leiterschicht (34), im zuvor ausgebildeten Hohlraum (15) innerhalb der dreidimensionalen Struktur, Material abzuscheiden.
  • Die erste Elektrode (8), die zweite Elektrode (9) und die beiden Tunnelbarrieren (10) bilden zwei zu einem Ring verschaltete Josephson-Kontakte. Die beiden zu einem Ring verschalteten Josephson-Kontakte bilden eine Quanteninformationseinheit. Der Innenleiter (12) des λ/2-Leitungsresonators und die NF-Übertragungsleitung (11) sind induktiv an die Quanteninformationseinheit gekoppelt.
  • 13M zeigt das Bauteil nach Ausführung des dritten Verfahrensschritts.
  • In einem vierten Verfahrensschritt wird die Öffnung in der durch Senkrechtabscheidung hergestellten Vorderseitenschicht (46) über der Maskierungsöffnung (45) in der sechsten Leiterschicht (35) verschlossen. Hierzu wird durch Schrägabscheidung mittels Elektronenstrahlverdampfung, eine Schicht (47) aus Al auf der Vorderseite des Bauteils, unter einem spitzen Winkel von 45° zur Ebene, entlang welcher sich das Substrat (6) erstreckt, gerichtet abgeschieden. Auf diese Weise kann die Öffnung in der durch Senkrechtabscheidung hergestellten Vorderseitenschicht (46) über der Maskierungsöffnung (45) in der sechsten Leiterschicht (35) verschlossen werden, ohne dabei unter der Maskierungsöffnung (45) in der sechsten Leiterschicht (35), im zuvor ausgebildeten Hohlraum (15) innerhalb der dreidimensionalen Struktur, Material abzuscheiden.
  • 13N zeigt das Bauteil nach Ausführung des vierten Verfahrensschritts.
  • In einem fünften Verfahrensschritt wird die mittels Schrägabscheidung hergestellte Vorderseitenschicht (47), die mittels Senkrechtabscheidung hergestellte Vorderseitenschicht (46) und die sechste Leiterschicht (35), in ringförmigen Bereichen um die Kontaktpads (29), mittels Photolithographie und Trockenätzen, strukturiert abgetragen, um die Kontaktpads (29) von Masseflächen (28) des Bauteils zu trennen.
  • Die 13O bis V zeigen das Bauteil nach Ausführung des fünften Verfahrensschritts.
  • In einem optionalen Verfahrensschritt kann, zum Schutz von Bauteilkomponenten vor Korrosion, eine Schicht aus SiO2 und/oder Si3N4 auf der mittels Schrägabscheidung hergestellten Vorderseitenschicht (47) abgeschieden und, zur Ermöglichung einer Kontaktierung der Kontaktpads (29), in den Bereichen über den Kontaktpads (29) mittels Photolithographie und Trockenätzen wieder geöffnet werden.
  • In einem optionalen Verfahrensschritt kann, sofern eine Vielzahl an Bauteilen auf dem Substrat (6) hergestellt wird, das Substrat (6) mittels Laserschneiden zerteilt werden.
  • Laserschneiden ermöglicht in besonders vorteilhafter Weise die Vereinzelung einer Vielzahl an Bauteilen, welche gleichzeitig auf einem Substrat, wie z. B. einem Halbleiterwafer, hergestellt werden, ohne dabei die Bauteile wesentlich zu verunreinigen.
  • In einem optionalen Verfahrensschritt kann ein Bauteil in einen Bauteilträger integriert und mittels Bonddrähten kontaktiert werden.
  • Die beiden Innenleiter (13) der HF-Übertragungsleitungen und der Innenleiter (12) des λ/2-Leitungsresonators können zur Ausbildung, zur Manipulation und zum Auslesen von kohärenten Zuständen innerhalb der Quanteninformationseinheit genutzt werden. Die NF-Übertragungsleitung (11) kann zur Ausbildung und Kontrolle eines durch die Ringöffnung der Quanteninformationseinheit verlaufenden magnetischen Flusses genutzt werden, wodurch sich wiederum innere Energieniveaus der Quanteninformationseinheit kontrollieren lassen.
  • 14 zeigt eine weitere beispielhafte Ausführungsform eines, mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten, erfindungsgemäßen Bauteils.
  • Das Verfahren zur Herstellung des Bauteils verläuft weitgehend analog zum oben beschriebenen Verfahren zur Herstellung des in 13 gezeigten Bauteils. Im Gegensatz zum oben beschriebenen Verfahrenen zur Herstellung des in 13 gezeigten Bauteils, werden im Verfahren zur Herstellung des in 14 gezeigten Bauteils, zur Ausbildung einer Quanteninformationseinheit, zwei Josephson-Kontakte von der Rückseite des Substrats (6) ausgehend in das Bauteil eingebracht.
  • In einem ersten Verfahrensschritt wird eine dreidimensionale Struktur mit 6 Leiterschichten (30, 31, 32, 33, 34, 35), 5 Dielektrikumsschichten (36, 37, 38, 39, 40) sowie Durchkontaktierungen (41) zwischen jeweils 2 direkt übereinander angeordneten der 6 Leiterschichten (30, 31, 32, 33, 34, 35), auf einem Substrat (6) hergestellt. Das Substrat (6) besteht aus Si. Die erste Leiterschicht (30), die zweite Leiterschicht (31), die vierte Leiterschicht (33), die fünfte Leiterschicht (34) und die sechste Leiterschicht (35) bestehen jeweils aus Al und weisen jeweils eine Schichtdicke von ca. 500 nm auf. Die dritte Leiterschicht (32) besteht aus einer unteren Teilschicht und einer oberen Teilschicht, wobei die untere Teilschicht aus TiN besteht und eine Schichtdicke von ca. 50 nm aufweist und die obere Teilschicht aus Al besteht und eine Schichtdicke von ca. 500 nm aufweist. Die beiden Teilschichten der dritten Leiterschicht (32) sind in den Abbildungen nicht gesondert dargestellt. Alle 5 Dielektrikumsschichten (36, 37, 38, 39, 40) bestehen aus SiO2 und weisen zwischen jeweils 2 direkt übereinander angeordneten der 6 Leiterschichten (30, 31, 32, 33, 34, 35) eine jeweilige Schichtdicke von ca. 1000 nm auf. Alle Durchkontaktierungen (41) bestehen aus Al und weisen zwischen jeweils 2 direkt übereinander angeordneten der 6 Leiterschichten (30, 31, 32, 33, 34, 35) ebenso eine jeweilige Schichtdicke von ca. 1000 nm auf. Alle Durchkontaktierungen (41) weisen einen Durchmesser von ca. 250 nm auf.
  • Teile der vierten Leiterschicht (33) bilden den supraleitfähigen Innenleiter (12) eines λ/2-Leitungsresonators, 2 supraleitfähige Innenleiter (13) zweier HF-Übertragungsleitungen und eine supraleitfähige NF-Übertragungsleitung (11). Die beiden Innenleiter (13) der HF-Übertragungsleitungen sind jeweils mit einem Kontaktpad (29) verbunden. Die NF-Übertragungsleitung (11) ist mit 2 Kontaktpads (29) verbunden. Die beiden Innenleiter (13) der HF-Übertragungsleitungen sind jeweils kapazitiv an den Innenleiter (12) des λ/2-Leitungsresonators gekoppelt. Teile der 6 Leiterschichten (30, 31, 32, 33, 34, 35) bilden zusammen mit sich fortlaufend länglich erstreckenden Durchkontaktierungen (44), supraleitfähige Masseflächen (28). Die Masseflächen (28) bilden einen Außenleiter des λ/2-Leitungsresonators und der beiden HF-Übertragungsleitungen. Die Masseflächen (28) bilden zudem Wände eines Gehäuses, welches im Inneren des Gehäuses angeordnete Bauteilkomponenten elektromagnetisch abschirmt. Ein Teil der vierten Leiterschicht (33) bildet eine erste supraleitfähige Elektrode (8) einer in einem nachfolgenden Verfahrensschritt auszubildenden Quanteninformationseinheit. Ein Teil der dritten Leiterschicht (32) bildet einen ersten Teil einer zweiten supraleitfähigen Elektrode (9) der in einem nachfolgenden Verfahrensschritt auszubildenden Quanteninformationseinheit.
  • In einem zweiten Verfahrensschritt wird eine Rückseitenöffnung (48), von der Rückseite des Substrats (6) ausgehend, mittels Photolithographie und reaktivem Ionentiefenätzen (DRIE), in das Substrat (6) eingebracht. Teile der ersten Leiterschicht (30) sowie Teile der ersten Dielektrikumsschicht (36) können dabei als Ätzstopp verwendet werden.
  • In einem dritten Verfahrensschritt wird ein Hohlraum (15) innerhalb der dreidimensionalen Struktur ausgebildet, indem die 5 Dielektrikumsschichten (36, 37, 38, 39, 40) mittels HF-Gasphasenätzen teilweise entfernt werden. Hierbei kann HF-Gas die 5 Dielektrikumsschichten (36, 37, 38, 39, 40) über Zugangsöffnungen (42) in der sechsten Leiterschicht (35) und in der fünften Leiterschicht (34) erreichen.
  • In einem vierten Verfahrensschritt werden, zur Ausbildung der genannten Quanteninformationseinheit, im Hohlraum (15) der dreidimensionalen Struktur zwei Josephson-Kontakte hergestellt. Hierzu bildet die dritte Leiterschicht (32) eine Schattenmaske mit zwei Maskierungsöffnungen (45) unter der ersten Elektrode (8). Die erste Leiterschicht (30) bildet auch eine Schattenmaske mit einer länglichen Maskierungsöffnung (45) unter dem ersten Teil der zweiten Elektrode (9). Zur Herstellung der Josephson-Kontakte wird zunächst eine eventuell vorhandene, unkontrolliert ausgebildete Schicht aus Al2O3 an der Unterseite der ersten Elektrode (8), in den Bereichen über den beiden Maskierungsöffnungen (45) der dritten Leiterschicht (32), unter Vakuum, mittels Ar-Ionenstrahlätzen abgetragen. Anschliessend werden, ohne das Vakuum zu brechen, die von Al2O3 befreiten Bereiche der Unterseite der ersten Elektrode (8), mittels O2-Gas kontrolliert oxidiert, wodurch in den genannten Bereichen eine wenige Atomlagen dünne Schicht aus Al2O3 gebildet wird. Die Schicht aus Al2O3 bildet in den genannten Bereichen eine jeweilige elektrisch isolierende Tunnelbarriere (10) eines der beiden herzustellenden Josephson-Kontakte. Anschliessend wird, ohne das Vakuum zu brechen, durch Senkrechtabscheidung mittels Elektronenstrahlverdampfung, eine Schicht (49) aus Al auf der Rückseite des Bauteils und insbesondere, durch die Maskierungsöffnung (45) in der ersten Leiterschicht (30) sowie durch die Maskierungsöffnungen (45) in der dritten Leiterschicht (32), auf den beiden Tunnelbarrieren (10) und auf dem ersten Teil der zweiten Elektrode (9), gerichtet abgeschieden. Die durch Senkrechtabscheidung hergestellte Rückseitenschicht (49) verbindet die beiden Tunnelbarrieren (10) halbringförmig, über den ersten Teil der zweiten Elektrode (9) verlaufend und bildet einen zweiten Teil der zweiten Elektrode (9) der genannten Quanteninformationseinheit. Der zweite Teil der zweiten Elektrode (9) ist mit dem ersten Teil der zweiten Elektrode (9) über die untere, aus TiN bestehende Teilschicht der dritten Leiterschicht (32) elektrisch verbunden. Die untere, aus TiN bestehende Teilschicht der dritten Leiterschicht (32) bildet für den ersten Teil der zweiten Elektrode (9) eine Schutzschicht gegenüber Oxidation mittels O2-Gas während der Ausbildung der beiden Tunnelbarrieren (10).
  • Die erste Elektrode (8), die zweite Elektrode (9) und die beiden Tunnelbarrieren (10) bilden zwei zu einem Ring verschaltete Josephson-Kontakte. Die beiden zu einem Ring verschalteten Josephson-Kontakte bilden eine Quanteninformationseinheit. Der Innenleiter (12) des λ/2-Leitungsresonators und die NF-Übertragungsleitung (11) sind induktiv an die Quanteninformationseinheit gekoppelt.
  • In einem fünften Verfahrensschritt werden die Zugangsöffnungen (42) in der sechsten Leiterschicht (35) verschlossen. Hierzu wird durch Senkrechtabscheidung mittels Elektronenstrahlverdampfung, eine Schicht (46) aus Al auf der Vorderseite des Bauteils gerichtet abgeschieden.
  • In einem sechsten Verfahrensschritt wird die Öffnung in der durch Senkrechtabscheidung hergestellten Rückseitenschicht (49), unter der Maskierungsöffnung (45) in der ersten Leiterschicht (30), verschlossen. Hierzu wird durch Schrägabscheidung mittels Elektronenstrahlverdampfung, eine Schicht (50) aus Al auf der Rückseite des Bauteils, unter einem spitzen Winkel von 45° zur Ebene, entlang welcher sich das Substrat (6) erstreckt, gerichtet abgeschieden.
  • In einem siebten Verfahrensschritt wird die mittels Senkrechtabscheidung hergestellte Vorderseitenschicht (46) und die sechste Leiterschicht (35), in ringförmigen Bereichen um die Kontaktpads (29), mittels Photolithographie und Trockenätzen, strukturiert abgetragen, um die Kontaktpads (29) von Masseflächen (28) des Bauteils zu trennen.
  • Ein rückseitiges, zumindest teilweises Einbringen einer Quanteninformationseinheit in ein Bauteil ermöglicht die Ausbildung einer vorderseitig freiliegenden und nicht von einem Gehäuse umschlossenen Quanteninformationseinheit. Ein derartiges Bauteil mit einer vorderseitig freiliegenden Quanteninformationseinheit kann z. B. in einen elektromagnetischen Hohlraumresonator eingebracht und die Quanteninformationseinheit an eine elektromagnetische Mode des Hohlraumresonators gekoppelt werden.
  • 15 zeigt eine weitere beispielhafte Ausführungsform eines, mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten, erfindungsgemäßen Bauteils.
  • Das Verfahren zur Herstellung des Bauteils verläuft teilweise analog zum oben beschriebenen Verfahren zur Herstellung des in 13 gezeigten Bauteils. Im Gegensatz zum oben beschriebenen Verfahrenen zur Herstellung des in 13 gezeigten Bauteils, werden im Verfahren zur Herstellung des in 15 gezeigten Bauteils, zur Ausbildung einer Quanteninformationseinheit, zwei Josephson-Kontakte bereits im ersten Verfahrensschritt zur Herstellung der dreidimensionalen Struktur hergestellt.
  • In einem ersten Verfahrensschritt wird eine dreidimensionale Struktur mit 5 Leiterschichten (30, 31, 32, 33, 34), 4 Dielektrikumsschichten (36, 37, 38, 39) sowie Durchkontaktierungen (41) zwischen jeweils 2 direkt übereinander angeordneten der 5 Leiterschichten (30, 31, 32, 33, 34), auf einem Substrat (6) hergestellt. Das Substrat (6) besteht aus Si. Alle 5 Leiterschichten (30, 31, 32, 33, 34) bestehen aus Al und weisen jeweils eine Schichtdicke von ca. 500 nm auf. Alle 4 Dielektrikumsschichten (36, 37, 38, 39) bestehen aus SiO2 und weisen zwischen jeweils 2 direkt übereinander angeordneten der 5 Leiterschichten (30, 31, 32, 33, 34) eine jeweilige Schichtdicke von ca. 1000 nm auf. Alle Durchkontaktierungen (41) bestehen aus Al und weisen zwischen jeweils 2 direkt übereinander angeordneten der 5 Leiterschichten (30, 31, 32, 33, 34) ebenso eine jeweilige Schichtdicke von ca. 1000 nm auf. Alle Durchkontaktierungen (41) weisen einen Durchmesser von ca. 250 nm auf.
  • Teile der dritten Leiterschicht (32) bilden den supraleitfähigen Innenleiter (12) eines λ/2-Leitungsresonators, 2 supraleitfähige Innenleiter (13) zweier HF-Übertragungsleitungen und eine supraleitfähige NF-Übertragungsleitung (11). Die beiden Innenleiter (13) der HF-Übertragungsleitungen sind jeweils mit einem Kontaktpad (29) verbunden. Die NF-Übertragungsleitung (11) ist mit 2 Kontaktpads (29) verbunden. Die beiden Innenleiter (13) der HF-Übertragungsleitungen sind jeweils kapazitiv an den Innenleiter (12) des λ/2-Leitungsresonators gekoppelt. Teile der 5 Leiterschichten (30, 31, 32, 33, 34) bilden zusammen mit sich fortlaufend länglich erstreckenden Durchkontaktierungen (44), supraleitfähige Masseflächen (28). Die Masseflächen (28) bilden einen Außenleiter des λ/2-Leitungsresonators und der beiden HF-Übertragungsleitungen. Die Masseflächen (28) bilden zudem Wände eines Gehäuses, welches im Inneren des Gehäuses angeordnete Bauteilkomponenten elektromagnetisch abschirmt. Ein Teil der zweiten Leiterschicht (31) bildet eine erste supraleitfähige Elektrode (8) einer Quanteninformationseinheit.
  • Zur Herstellung der Josephson-Kontakte wird zunächst, nach Ausbildung von Durchkontaktierungen (41) zwischen der zweiten Leiterschicht (31) und der dritten Leiterschicht (32), die zweite Dielektrikumsschicht (37), analog zur Ausbildung von Durchkontaktierungen (41) zwischen der zweiten Leiterschicht (31) und der dritten Leiterschicht (32), an zwei Stellen über der ersten Elektrode (8), z. B. mittels Photolithographie und Trockenätzen, bis zur darunterliegenden zweiten Leiterschicht (31) geöffnet. Anschließend wird eine eventuell vorhandene, unkontrolliert ausgebildete Schicht aus Al2O3 an der Oberseite der ersten Elektrode (8), in den freiliegenden Bereichen der Oberseite der ersten Elektrode (8), unter Vakuum, mittels Ar-Ionenstrahlätzen abgetragen. Anschliessend werden, ohne das Vakuum zu brechen, die von Al2O3 befreiten Bereiche der Oberseite der ersten Elektrode (8), mittels O2-Gas kontrolliert oxidiert, wodurch in den genannten Bereichen eine wenige Atomlagen dünne Schicht aus Al2O3 gebildet wird. Die Schicht aus Al2O3 bildet in den genannten Bereichen eine jeweilige elektrisch isolierende Tunnelbarriere (10) eines der beiden herzustellenden Josephson-Kontakte. Anschliessend werden die beiden Öffnungen in der zweiten Dielektrikumsschicht (37), ohne das Vakuum zu brechen, analog zur Ausbildung von Durchkontaktierungen (41) zwischen der zweiten Leiterschicht (31) und der dritten Leiterschicht (32), durch Abscheidung einer oder mehrerer Schichten aus Al, z. B. mittels CVD und/oder PVD, gefüllt, woraufhin außerhalb der gefüllten Öffnungen abgeschiedenes Al, z. B. mittels CMP, entfernt wird. Die Füllungen über den beiden Tunnelbarrieren (10) bilden einen ersten Teil und einen zweiten Teil einer zweiten supraleitfähigen Elektrode (9) der genannten Quanteninformationseinheit. Anschließend werden, beginnend mit der dritten Leiterschicht (32), die verbleibenden 3 Leiterschichten (32, 33, 34), die verbleibenden 2 Dielektrikumsschichten (38, 39) sowie Durchkontaktierungen (41) zwischen jeweils 2 direkt übereinander angeordneten der verbleibenden 3 Leiterschichten (32, 33, 34) hergestellt. Ein Teil der dritten strukturierten Leiterschicht (32) bildet einen dritten Teil der zweiten Elektrode (9) der genannten Quanteninformationseinheit.
  • Die erste Elektrode (8), die zweite Elektrode (9) und die beiden Tunnelbarrieren (10) bilden zwei zu einem Ring verschaltete Josephson-Kontakte. Die beiden zu einem Ring verschalteten Josephson-Kontakte bilden eine Quanteninformationseinheit. Der Innenleiter (12) des λ/2-Leitungsresonators und die NF-Übertragungsleitung (11) sind induktiv an die Quanteninformationseinheit gekoppelt.
  • In einem zweiten Verfahrensschritt wird ein Hohlraum (15) innerhalb der dreidimensionalen Struktur ausgebildet, indem die 4 Dielektrikumsschichten (36, 37, 38, 39) mittels HF-Gasphasenätzen teilweise entfernt werden. Hierbei kann HF-Gas die 4 Dielektrikumsschichten (36, 37, 38, 39) über Zugangsöffnungen (42) in der fünften Leiterschicht (34) und in der vierten Leiterschicht (33) erreichen.
  • In einem dritten Verfahrensschritt werden die Zugangsöffnungen (42) in der fünften Leiterschicht (34) verschlossen. Hierzu wird durch Senkrechtabscheidung mittels Elektronenstrahlverdampfung, eine Schicht (46) aus Al auf der Vorderseite des Bauteils gerichtet abgeschieden.
  • In einem vierten Verfahrensschritt wird die mittels Senkrechtabscheidung hergestellte Vorderseitenschicht (46) und die fünfte Leiterschicht (34), in ringförmigen Bereichen um die Kontaktpads (29), mittels Photolithographie und Trockenätzen, strukturiert abgetragen, um die Kontaktpads (29) von Masseflächen (28) des Bauteils zu trennen.
  • Eine Herstellung einer Quanteninformationseinheit eines Bauteils vor Ausbildung eines Freibereichs innerhalb des Bauteils ermöglicht eine Verringerung von Verfahrensschritten zur Herstellung des Bauteils.
  • 16 zeigt eine weitere beispielhafte Ausführungsform eines, mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten, erfindungsgemäßen Bauteils.
  • Das Verfahren zur Herstellung des Bauteils verläuft analog zum oben beschriebenen Verfahren zur Herstellung des in 13 gezeigten Bauteils. Im Gegensatz zu dem in 13 gezeigten Bauteil, bildet die erste Leiterschicht (30) des in 16 gezeigten Bauteils sowohl eine supraleitfähige Massefläche (28) als auch eine erste supraleitfähige Elektrode (8) einer Quanteninformationseinheit.
  • Das Bauteil umfasst eine dreidimensionale Struktur mit 5 Leiterschichten (30, 31, 32, 33, 34), 4 Dielektrikumsschichten (36, 37, 38, 39) sowie Durchkontaktierungen (41) zwischen jeweils 2 direkt übereinander angeordneten der 5 Leiterschichten (30, 31, 32, 33, 34), auf einem Substrat (6).
  • Das Bauteil umfasst zudem eine mittels Senkrechtabscheidung hergestellte Vorderseitenschicht (46) und eine mittels Schrägabscheidung hergestellte Vorderseitenschicht (47).
  • Das Bauteil weist einen Hohlraum (15) innerhalb der dreidimensionalen Struktur auf.
  • Das Bauteil umfasst zudem einen supraleitfähigen Innenleiter (12) eines λ/2-Leitungsresonators, 2 supraleitfähige Innenleiter (13) zweier HF-Übertragungsleitungen und eine supraleitfähige NF-Übertragungsleitung (11). Die beiden Innenleiter (13) der HF-Übertragungsleitungen sind jeweils mit einem Kontaktpad (29) verbunden. Die NF-Übertragungsleitung (11) ist mit 2 Kontaktpads (29) verbunden. Die beiden Innenleiter (13) der HF-Übertragungsleitungen sind jeweils kapazitiv an den Innenleiter (12) des λ/2-Leitungsresonators gekoppelt. Das Bauteil umfasst zudem supraleitfähige Masseflächen (28). Die Masseflächen (28) bilden einen Außenleiter des λ/2-Leitungsresonators und der beiden HF-Übertragungsleitungen. Die Masseflächen (28) bilden zudem Wände eines Gehäuses, welches im Inneren des Gehäuses angeordnete Bauteilkomponenten elektromagnetisch abschirmt.
  • Das Bauteil umfasst zudem eine erste supraleitfähige Elektrode (8), eine zweite supraleitfähige Elektrode (9) und zwei elektrisch isolierende Tunnelbarrieren (10). Die erste Elektrode (8), die zweite Elektrode (9) und die beiden Tunnelbarrieren (10) bilden zwei zu einem Ring verschaltete Josephson-Kontakte. Die beiden zu einem Ring verschalteten Josephson-Kontakte bilden eine Quanteninformationseinheit. Der Innenleiter (12) des λ/2-Leitungsresonators und die NF-Übertragungsleitung (11) sind induktiv an die Quanteninformationseinheit gekoppelt.
  • Eine Verwendung einer Massefläche eines Bauteils als Teil einer Quanteninformationseinheit des Bauteils ermöglicht eine Verringerung der Anzahl mit einem Substrat verbundener Abstandshalter der Quanteninformationseinheit und damit eine verbesserte elektromagnetische Abschirmung der Quanteninformationseinheit.
  • 17 zeigt eine weitere beispielhafte Ausführungsform eines, mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten, erfindungsgemäßen Bauteils.
  • Das Verfahren zur Herstellung des Bauteils verläuft analog zum oben beschriebenen Verfahren zur Herstellung des in 14 gezeigten Bauteils. Im Gegensatz zu dem in 14 gezeigten Bauteil, bildet die erste Leiterschicht (30) des in 17 gezeigten Bauteils sowohl eine supraleitfähige Massefläche (28) als auch eine erste supraleitfähige Elektrode (8) einer Quanteninformationseinheit.
  • Das Bauteil umfasst eine dreidimensionale Struktur mit 5 Leiterschichten (30, 31, 32, 33, 34), 4 Dielektrikumsschichten (36, 37, 38, 39) sowie Durchkontaktierungen (41) zwischen jeweils 2 direkt übereinander angeordneten der 5 Leiterschichten (30, 31, 32, 33, 34), auf einem Substrat (6).
  • Das Bauteil umfasst zudem eine mittels Senkrechtabscheidung hergestellte Vorderseitenschicht (46), eine mittels Senkrechtabscheidung hergestellte Rückseitenschicht (49) und eine mittels Schrägabscheidung hergestellte Rückseitenschicht (50).
  • Das Bauteil weist einen Hohlraum (15) innerhalb der dreidimensionalen Struktur auf.
  • Das Bauteil umfasst zudem einen supraleitfähigen Innenleiter (12) eines λ/2-Leitungsresonators, 2 supraleitfähige Innenleiter (13) zweier HF-Übertragungsleitungen und eine supraleitfähige NF-Übertragungsleitung (11). Die beiden Innenleiter (13) der HF-Übertragungsleitungen sind jeweils mit einem Kontaktpad (29) verbunden. Die NF-Übertragungsleitung (11) ist mit 2 Kontaktpads (29) verbunden. Die beiden Innenleiter (13) der HF-Übertragungsleitungen sind jeweils kapazitiv an den Innenleiter (12) des λ/2-Leitungsresonators gekoppelt. Das Bauteil umfasst zudem supraleitfähige Masseflächen (28). Die Masseflächen (28) bilden einen Außenleiter des λ/2-Leitungsresonators und der beiden HF-Übertragungsleitungen. Die Masseflächen (28) bilden zudem Wände eines Gehäuses, welches im Inneren des Gehäuses angeordnete Bauteilkomponenten elektromagnetisch abschirmt.
  • Das Bauteil umfasst zudem eine erste supraleitfähige Elektrode (8), eine zweite supraleitfähige Elektrode (9) und zwei elektrisch isolierende Tunnelbarrieren (10). Die erste Elektrode (8), die zweite Elektrode (9) und die beiden Tunnelbarrieren (10) bilden zwei zu einem Ring verschaltete Josephson-Kontakte. Die beiden zu einem Ring verschalteten Josephson-Kontakte bilden eine Quanteninformationseinheit. Der Innenleiter (12) des λ/2-Leitungsresonators und die NF-Übertragungsleitung (11) sind induktiv an die Quanteninformationseinheit gekoppelt.
  • 18 zeigt eine weitere beispielhafte Ausführungsform eines, mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten, erfindungsgemäßen Bauteils.
  • Das Verfahren zur Herstellung des Bauteils verläuft analog zum oben beschriebenen Verfahren zur Herstellung des in 15 gezeigten Bauteils. Im Gegensatz zu dem in 15 gezeigten Bauteil, bildet die erste Leiterschicht (30) des in 18 gezeigten Bauteils sowohl eine supraleitfähige Massefläche (28) als auch eine erste supraleitfähige Elektrode (8) einer Quanteninformationseinheit.
  • Das Bauteil umfasst eine dreidimensionale Struktur mit 5 Leiterschichten (30, 31, 32, 33, 34), 4 Dielektrikumsschichten (36, 37, 38, 39) sowie Durchkontaktierungen (41) zwischen jeweils 2 direkt übereinander angeordneten der 5 Leiterschichten (30, 31, 32, 33, 34), auf einem Substrat (6).
  • Das Bauteil umfasst zudem eine mittels Senkrechtabscheidung hergestellte Vorderseitenschicht (46).
  • Das Bauteil weist einen Hohlraum (15) innerhalb der dreidimensionalen Struktur auf.
  • Das Bauteil umfasst zudem einen supraleitfähigen Innenleiter (12) eines λ/2-Leitungsresonators, 2 supraleitfähige Innenleiter (13) zweier HF-Übertragungsleitungen und eine supraleitfähige NF-Übertragungsleitung (11). Die beiden Innenleiter (13) der HF-Übertragungsleitungen sind jeweils mit einem Kontaktpad (29) verbunden. Die NF-Übertragungsleitung (11) ist mit 2 Kontaktpads (29) verbunden. Die beiden Innenleiter (13) der HF-Übertragungsleitungen sind jeweils kapazitiv an den Innenleiter (12) des λ/2-Leitungsresonators gekoppelt. Das Bauteil umfasst zudem supraleitfähige Masseflächen (28). Die Masseflächen (28) bilden einen Außenleiter des λ/2-Leitungsresonators und der beiden HF-Übertragungsleitungen. Die Masseflächen (28) bilden zudem Wände eines Gehäuses, welches im Inneren des Gehäuses angeordnete Bauteilkomponenten elektromagnetisch abschirmt.
  • Das Bauteil umfasst zudem eine erste supraleitfähige Elektrode (8), eine zweite supraleitfähige Elektrode (9) und zwei elektrisch isolierende Tunnelbarrieren (10). Die erste Elektrode (8), die zweite Elektrode (9) und die beiden Tunnelbarrieren (10) bilden zwei zu einem Ring verschaltete Josephson-Kontakte. Die beiden zu einem Ring verschalteten Josephson-Kontakte bilden eine Quanteninformationseinheit. Der Innenleiter (12) des λ/2-Leitungsresonators und die NF-Übertragungsleitung (11) sind induktiv an die Quanteninformationseinheit gekoppelt.
  • 19 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform eines, mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Bauteils mit einem Kondensator.
  • Das Bauteil umfasst eine dreidimensionale Struktur mit 3 Leiterschichten (30, 31, 32) sowie Durchkontaktierungen (41) zwischen jeweils 2 direkt übereinander angeordneten der 3 Leiterschichten (30, 31, 32), auf einem Substrat (6). Der Kondensator ist als Plattenkondensator ausgebildet und kann Teil eines quantenelektronischen Bauteils mit mindestens einer Quanteninformationseinheit sein.
  • 20 zeigt eine weitere beispielhafte Ausführungsform eines, mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Bauteils mit einem Kondensator.
  • Das Bauteil umfasst eine dreidimensionale Struktur mit 2 Leiterschichten (30, 31) sowie Durchkontaktierungen (41) zwischen den beiden Leiterschichten (30, 31), auf einem Substrat (6). Der Kondensator ist als Interdigitalkondensator ausgebildet und kann Teil eines quantenelektronischen Bauteils mit mindestens einer Quanteninformationseinheit sein.
  • 21 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform eines, mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Bauteils mit einer Spule.
  • Das Bauteil umfasst eine dreidimensionale Struktur mit 3 Leiterschichten (30, 31, 32) sowie Durchkontaktierungen (41) zwischen jeweils 2 direkt übereinander angeordneten der 3 Leiterschichten (30, 31, 32), auf einem Substrat (6). Die Spule ist als Rechteckspule ausgebildet und kann Teil eines quantenelektronischen Bauteils mit mindestens einer Quanteninformationseinheit sein.
  • 22 zeigt eine weitere beispielhafte Ausführungsform eines, mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Bauteils mit einer Spule.
  • Das Bauteil umfasst eine dreidimensionale Struktur mit 3 Leiterschichten (30, 31, 32) sowie Durchkontaktierungen (41) zwischen jeweils 2 direkt übereinander angeordneten der 3 Leiterschichten (30, 31, 32), auf einem Substrat (6). Die Spule ist als Spiralspule ausgebildet und kann Teil eines quantenelektronischen Bauteils mit mindestens einer Quanteninformationseinheit sein.
  • Es wird darauf hingewiesen, dass die in der Beschreibung und den Ansprüchen zur Aufzählung von Merkmalen verwendeten Begriffe „umfassen”, „aufweisen” sowie deren grammatikalischen Abwandlungen, als nicht abschließende Begriffe, also im Sinn von „einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf” zu verstehen sind und in keiner Weise das Vorhandensein anderer oder zusätzlicher Merkmale oder Gruppierungen von anderen oder zusätzlichen Merkmalen ausschließen, sofern dies nicht anderweitig angedeutet ist. Zudem wird darauf hingewiesen, dass die in der Beschreibung und den Ansprüchen verwendeten Begriffe „beispielsweise”, „zum Beispiel” (abgekürzt „z. B.”), „insbesondere”, „vorzugsweise”, „besonders vorzugsweise”, „hoch vorzugsweise” und „höchst vorzugsweise”, lediglich dazu gedacht sind, Ausführungsformen der Erfindung besser zu verdeutlichen und keine Beschränkung des Schutzumfangs der Erfindung darstellen, sofern dies nicht nachstehend beansprucht ist. Der Begriff „besonders vorzugsweise” stellt eine Steigerung gegenüber dem Begriff „vorzugsweise” dar. Der Begriff „hoch vorzugsweise” stellt eine Steigerung gegenüber dem Begriff „besonders vorzugsweise” dar. Der Begriff „höchst vorzugsweise” stellt eine Steigerung gegenüber dem Begriff „hoch vorzugsweise” dar. Zudem wird darauf hingewiesen, dass in der Beschreibung verwendete Anführungszeichen lediglich dazu gedacht sind, Begriffe, Ausdrücke, Größen, Parameter und dergleichen besser hervorzuheben und nicht als Teil jener zu verstehen sind und keine Beschränkung des Schutzumfangs der Erfindung darstellen.
  • Zudem wird darauf hingewiesen, dass den in der Beschreibung und den Ansprüchen angegebenen Verfahrensschritten jeweils mindestens ein zusätzlicher Verfahrensschritt vorausgehen kann, dass zwischen den in der Beschreibung und den Ansprüchen angegebenen, aufeinanderfolgenden Verfahrensschritten jeweils mindestens ein zusätzlicher Verfahrensschritt erfolgen kann und dass den in der Beschreibung und den Ansprüchen angegebenen Verfahrensschritten jeweils mindestens ein zusätzlicher Verfahrensschritt nachfolgen kann.
  • Zu den angegebenen Patentansprüchen können zusätzliche Ansprüche formuliert werden:
    • 21. Verfahren nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass während der Herstellung der dreidimensionalen Struktur, die Quanteninformationseinheit teilweise ausgebildet wird.
    • 22. Verfahren nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, dass während der Herstellung der dreidimensionalen Struktur, die Quanteninformationseinheit vollständig ausgebildet wird.
    • 23. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens einem zusätzlichen Verfahrensschritt nach Ausbildung des Freiraums, zumindest ein Teil der Quanteninformationseinheit in den Freiraum eingebracht wird.
    • 24. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die dreidimensionale Struktur i übereinander angeordnete Leiterschichten sowie für jedes Paar von direkt übereinander angeordneten der i Leiterschichten eine jeweilige Dielektrikumsschicht zwischen den beiden Leiterschichten des jeweiligen Paars, umfasst, wobei i > 2, vorzugsweise i > 3, besonders vorzugsweise i > 4, hoch vorzugsweise i > 5, höchst vorzugsweise i > 6, gilt.
    • 25. Verfahren nach Ansprüche 24, dadurch gekennzeichnet, dass die dreidimensionale Struktur für mindestens ein Paar, insbesondere für jedes Paar von direkt übereinander angeordneten der i Leiterschichten j jeweilige Dielektrikumsschichten zwischen den beiden Leiterschichten des jeweiligen Paars, umfasst, wobei j > 1, vorzugsweise j > 2, besonders vorzugsweise j > 3, hoch vorzugsweise j > 4, höchst vorzugsweise j > 5, gilt.
    • 26. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Freiraum als Hohlraum ausgebildet wird, wobei vorzugsweise gilt, dass das Volumen des Hohlraums mehr als 1 μm3, vorzugsweise mehr als 10 μm3, besonders vorzugsweise mehr als 100 μm3, hoch vorzugsweise mehr als 1000 μm3, höchst vorzugsweise mehr als 10000 μm3, beträgt.
    • 27. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Freiraum unter Verwendung von HF-Gas ausgebildet wird.
    • 28. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die dreidimensionale Struktur eine Dielektrikumsschicht aus gegenüber HF-Gas beständigem Material umfasst.
    • 29. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die dreidimensionale Struktur eine Durchkontaktierung, welche mindestens 2 Leiterschichten der dreidimensionalen Struktur elektrisch leitfähig miteinander verbindet, umfasst.
    • 30. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass die dreidimensionale Struktur eine sich fortlaufend länglich erstreckende Durchkontaktierung, welche mindestens 2 Leiterschichten der dreidimensionalen Struktur elektrisch leitfähig miteinander verbindet, umfasst.
    • 31. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass die dreidimensionale Struktur eine Materialschicht, welche eine Öffnung aufweist und in mindestens einem zusätzlichen Verfahrensschritt nach Ausbildung des Freiraums als Schattenmaske verwendet wird, umfasst, wobei vorzugsweise gilt, dass die Schattenmaske für mindestens eine Materialabscheidung und/oder mindestens einen Materialabtrag verwendet wird.
    • 32. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens einem zusätzlichen Verfahrensschritt, von der Rückseite des Substrats ausgehend, mindestens eine Öffnung in das Substrat eingebracht wird.
    • 33. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens einem zusätzlichen Verfahrensschritt mindestens eine Elektrode mindestens eines innerhalb des Freiraums auszubildenden Josephson-Kontakts zumindest teilweise abgetragen wird.
    • 34. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens einem zusätzlichen Verfahrensschritt mindestens eine Elektrode mindestens eines innerhalb des Freiraums auszubildenden Josephson-Kontakts unter Verwendung von O2-Gas oxidiert wird.
    • 35. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens einem zusätzlichen Verfahrensschritt mindestens eine Elektrode mindestens eines innerhalb des Freiraums auszubildenden Josephson-Kontakts zumindest teilweise abgeschieden wird.
    • 36. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens einem zusätzlichen Verfahrensschritt mindestens eine Tunnelbarriere mindestens eines innerhalb des Freiraums auszubildenden Josephson-Kontakts mittels Atomlagenabscheidung zumindest teilweise abgeschieden wird.
    • 37. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass die dreidimensionale Struktur zwei direkt übereinander angeordnete Materialschichten, welche jeweils eine Öffnung aufweisen, umfasst, wobei die Öffnung in der einen der beiden Materialschichten zu der Öffnung in der anderen der beiden Materialschichten seitlich versetzt angeordnet ist und in mindestens einem zusätzlichen Verfahrensschritt nach Ausbildung des Freiraums verschlossen wird.
    • 38. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 37, dadurch gekennzeichnet, dass die dreidimensionale Struktur eine Öffnung, welche in mindestens einem zusätzlichen Verfahrensschritt nach Ausbildung des Freiraums verschlossen wird, aufweist, wobei vorzugsweise gilt, dass die Öffnung mittels Schrägabscheidung verschlossen wird.
    • 39. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 38, dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens einem zusätzlichen Verfahrensschritt nach Ausbildung des Freiraums mindestens eine Passivierungsschicht auf dem Bauteil abgeschieden wird.
    • 40. Verfahren nach einem der Ansprüche 19 bis 39, dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens einem zusätzlichen Verfahrensschritt nach Ausbildung des Freiraums das Substrat mittels Laserschneiden zerteilt wird.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Bauteilgrundkörper
    2
    Bauteilkörper
    3
    Verankerungsbereich
    4
    Aussparung in Bauteilgrundkörper
    5
    Öffnung eines geschlossen umlaufenden Verankerungsbereichs
    6
    Substrat
    7
    Abstandshalter
    8
    Elektrode 1 eines Josephson-Kontakts
    9
    Elektrode 2 eines Josephson-Kontakts
    10
    Tunnelbarriere eines Josephson-Kontakts
    11
    NF-übertragungsIeitung
    12
    Innenleiter eines λ/2-Leitungsresonators
    13
    Innenleiter einer HF-Übertragungsleitung
    14
    Gehäuse
    15
    Hohlraum
    16
    Öffnung in Gehäuse
    17
    LC-Schwingkreis
    18
    Spule
    19
    Kondensator
    20
    Montageplatte
    21
    Thermisches Reservoir
    22
    Bauteil der Erfindung
    23
    Bauteilträger
    24
    Montageschraube
    25
    Steckverbinder
    26
    Leiterbahn
    27
    Bonddraht
    28
    Massefläche
    29
    Kontaktpad
    30
    Leiterschicht 1
    31
    Leiterschicht 2
    32
    Leiterschicht 3
    33
    Leiterschicht 4
    34
    Leiterschicht 5
    35
    Leiterschicht 6
    36
    Dielektrikumsschicht 1
    37
    Dielektrikumsschicht 2
    38
    Dielektrikumsschicht 3
    39
    Dielektrikumsschicht 4
    40
    Dielektrikumsschicht 5
    41
    Durchkontaktierung
    42
    Zugangsöffnung
    43
    Ätzfront
    44
    Sich fortlaufend länglich erstreckende Durchkontaktierung
    45
    Maskierungsöffnung
    46
    Durch Senkrechtabscheidung hergestellte Vorderseitenschicht
    47
    Durch Schrägabscheidung hergestellte Vorderseitenschicht
    48
    Rückseitenöffnung
    49
    Durch Senkrechtabscheidung hergestellte Rückseitenschicht
    50
    Durch Schrägabscheidung hergestellte Rückseitenschicht
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • WO 2010/145907 A2 [0106, 0107]

Claims (20)

  1. Quantenelektronisches Bauteil, umfassend: – einen Bauteilgrundkörper; – eine Quanteninformationseinheit, welche durch einen Körper, genannt Bauteilkörper, gebildet ist; dadurch gekennzeichnet, dass der Bauteilkörper als mindestens eine, an dem Bauteilgrundkörper befestigte und aus der Gruppe, bestehend aus Aufragstruktur, Auskragstruktur, Brückenstruktur, Membranstruktur, ausgewählte Struktur, ausgebildet ist.
  2. Quantenelektronisches Bauteil, umfassend: – einen Bauteilgrundkörper; – eine Quanteninformationseinheit, welche eine Elektrode, die durch einen Körper, genannt Bauteilkörper, gebildet ist, umfasst; dadurch gekennzeichnet, dass der Bauteilkörper als mindestens eine, an dem Bauteilgrundkörper befestigte und aus der Gruppe, bestehend aus Aufragstruktur, Auskragstruktur, Brückenstruktur, Membranstruktur, ausgewählte Struktur, ausgebildet ist.
  3. Quantenelektronisches Bauteil, umfassend: – einen Bauteilgrundkörper; – eine Quanteninformationseinheit; – eine elektrische Übertragungsleitung, welche durch einen Körper, genannt Bauteilkörper, gebildet ist und an die Quanteninformationseinheit gekoppelt ist; dadurch gekennzeichnet, dass der Bauteilkörper als mindestens eine, an dem Bauteilgrundkörper befestigte und aus der Gruppe, bestehend aus Aufragstruktur, Auskragstruktur, Brückenstruktur, Membranstruktur, ausgewählte Struktur, ausgebildet ist.
  4. Bauteil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Bauteilkörper eine Gesamtlänge L aufweist und entlang eines oder mehrerer Längenabschnitte mit einer Gesamtabschnittslänge L* von mehr als 10%, vorzugsweise mehr als 20%, besonders vorzugsweise mehr als 30%, hoch vorzugsweise mehr als 40%, höchst vorzugsweise mehr als 50%, der Gesamtlänge L als mindestens eine, an dem Bauteilgrundkörper befestigte und aus der Gruppe, bestehend aus Aufragstruktur, Auskragstruktur, Brückenstruktur, Membranstruktur, ausgewählte Struktur, ausgebildet ist.
  5. Bauteil nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil einen λ/2- oder λ/4-Leitungsresonator umfasst, wobei der Leitungsresonator einen Innenleiter und einen Außenleiter umfasst und der Bauteilkörper den Innenleiter bildet und wobei vorzugsweise gilt, dass der Leitungsresonator eine Grundfrequenz im Bereich 1–300 GHz, vorzugsweise 1–100 GHz, besonders vorzugsweise 1–50 GHz, hoch vorzugsweise 1–20 GHz, höchst vorzugsweise 1–10 GHz, aufweist.
  6. Bauteil nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil einen LC-Schwingkreis umfasst, wobei der Bauteilkörper den LC-Schwingkreis bildet und der LC-Schwingkreis eine mindestens an einer Stelle konzentrierte Induktivität L und/oder eine mindestens an einer Stelle konzentrierte Kapazität C aufweist und wobei vorzugsweise gilt, dass der LC-Schwingkreis eine Grundfrequenz im Bereich 1–300 GHz, vorzugsweise 1–100 GHz, besonders vorzugsweise 1–50 GHz, hoch vorzugsweise 1–20 GHz, höchst vorzugsweise 1–10 GHz, aufweist.
  7. Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Quanteninformationseinheit einen Josephson-Kontakt umfasst, wobei vorzugsweise gilt, dass die Quanteninformationseinheit eine Grundfrequenz im Bereich 1–300 GHz, vorzugsweise 1–100 GHz, besonders vorzugsweise 1–50 GHz, hoch vorzugsweise 1–20 GHz, höchst vorzugsweise 1–10 GHz, aufweist.
  8. Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bauteilkörper als eine an dem Bauteilgrundkörper befestigte Aufragstruktur ausgebildet ist, wobei vorzugsweise gilt: – die Aufragstruktur weist eine Aufraghöhe x0, mit x0 > 250 nm, vorzugsweise x0 > 500 nm, besonders vorzugsweise x0 > 1000 nm, hoch vorzugsweise x0 > 2000 nm, höchst vorzugsweise X0 > 4000 nm, auf; und/oder: – die Aufragstruktur weist ein Aspektverhältnis X0, mit X0 > 1, vorzugsweise X0 > 2, besonders vorzugsweise X0 > 4, hoch vorzugsweise X0 > 8, höchst vorzugsweise X0 > 16, auf.
  9. Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bauteilkörper als eine an dem Bauteilgrundkörper befestigte Auskragstruktur ausgebildet ist, wobei vorzugsweise gilt: – die Auskragstruktur weist eine Auskraglänge x1, mit x1 > 250 nm, vorzugsweise x1 > 500 nm, besonders vorzugsweise x1 > 1000 nm, hoch vorzugsweise x1 > 2000 nm, höchst vorzugsweise x1 > 4000 nm, auf; und/oder: – die Auskragstruktur weist ein größtes Auskragverhältnis X1, mit X1 > 1, vorzugsweise X1 > 2, besonders vorzugsweise X1 > 4, hoch vorzugsweise X1 > 8, höchst vorzugsweise X1 > 16, auf.
  10. Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bauteilkörper als eine an dem Bauteilgrundkörper befestigte Brückenstruktur ausgebildet ist, wobei vorzugsweise gilt: – die Brückenstruktur weist eine Brückenlänge x2, mit x2 > 250 nm, vorzugsweise x2 > 500 nm, besonders vorzugsweise x2 > 1000 nm, hoch vorzugsweise x2 > 2000 nm, höchst vorzugsweise x2 > 4000 nm, auf; und/oder: – die Brückenstruktur weist ein Brückenverhältnis X2, mit X2 > 1, vorzugsweise X2 > 2, besonders vorzugsweise X2 > 4, hoch vorzugsweise X2 > 8, höchst vorzugsweise X2 > 16, auf.
  11. Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bauteilkörper als eine an dem Bauteilgrundkörper befestigte Membranstruktur ausgebildet ist, wobei vorzugsweise gilt: – die Membranstruktur weist eine Membranlänge x3, mit x3 > 250 nm, vorzugsweise x3 > 500 nm, besonders vorzugsweise x3 > 1000 nm, hoch vorzugsweise x3 > 2000 nm, höchst vorzugsweise x3 > 4000 nm, auf; und/oder: – die Membranstruktur weist ein Membranverhältnis X3, mit X3 > 1, vorzugsweise X3 > 2, besonders vorzugsweise X3 > 4, hoch vorzugsweise X3 > 8, höchst vorzugsweise X3 > 16, auf.
  12. Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bauteilkörper eine Oberfläche und eine Grenzfläche aufweist, wobei der Minimalflächeninhalt der Grenzfläche weniger als 40%, insbesondere weniger als 35%, vorzugsweise weniger als 30%, hoch vorzugsweise weniger als 25%, höchst vorzugsweise weniger als 20%, des Minimalflächeninhalts der Oberfläche beträgt.
  13. Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bauteilkörper eine Oberfläche und eine Grenzfläche aufweist, wobei der Flächeninhalt einer jeden Maximalprojektion der Grenzfläche weniger als 80%, vorzugsweise weniger als 70%, besonders vorzugsweise weniger als 60%, hoch vorzugsweise weniger als 50%, höchst vorzugsweise weniger als 40%, des Flächeninhalts einer jeden Maximalprojektion der Oberfläche beträgt.
  14. Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bauteilkörper eine innere Längenausdehnung aufweist, wobei die innere Längenausdehnung mehr als 10 μm, vorzugsweise mehr als 20 μm, besonders vorzugsweise mehr als 40 μm, hoch vorzugsweise mehr als 80 μm, höchst vorzugsweise mehr als 160 μm, beträgt.
  15. Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Bauteilkörper eine äußere Längenausdehnung aufweist, wobei die äußere Längenausdehnung mehr als 250 nm, vorzugsweise mehr als 500 nm, besonders vorzugsweise mehr als 1000 nm, hoch vorzugsweise mehr als 2000 nm, höchst vorzugsweise mehr als 4000 nm, beträgt.
  16. Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil ein Gehäuse, welches den Bauteilkörper zumindest teilweise umschließt, umfasst, wobei vorzugsweise gilt, dass das Gehäuse mindestens ein Merkmal, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus: – zumindest ein Teil des genannten Gehäuses ist elektrisch leitfähig, insbesondere supraleitfähig ausgebildet; – das genannte Gehäuse schirmt den in Anspruch 1/2/3 angegebenen Bauteilkörper elektrisch zumindest teilweise ab; – das genannte Gehäuse schirmt den in Anspruch 1/2/3 angegebenen Bauteilkörper magnetisch zumindest teilweise ab; – das genannte Gehäuse schließt den in Anspruch 1/2/3 angegebenen Bauteilkörper in einen Hohlraum, insbesondere einen hermetisch dichten Hohlraum ein; aufweist.
  17. Bauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil als mikroelektronisches Bauteil ausgebildet ist.
  18. System, welches ein Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 17 und ein Kühlsystem umfasst, wobei das Kühlsystem ein thermisches Reservoir tiefer Temperatur, welches an das Bauteil thermisch gekoppelt ist, umfasst.
  19. Verfahren zur Herstellung mindestens eines quantenelektronischen Bauteils, welches eine Quanteninformationseinheit aufweist, umfassend: – Herstellung einer dreidimensionalen Struktur, welche 2 übereinander angeordnete Leiterschichten sowie eine Dielektrikumsschicht zwischen den beiden Leiterschichten umfasst, auf einem Substrat; – Ausbildung mindestens eines Freiraums innerhalb der dreidimensionalen Struktur.
  20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauteil nach einem der Ansprüche 1 bis 17 ausgebildet ist.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010145907A2 (en) 2009-05-20 2010-12-23 Baolab Microsystems Sl Methods and systems for fabrication of mems cmos devices

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